WO2021224303A2 - Polyethylene-type materials, the solvolysis thereof and production of finished parts therefrom - Google Patents

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WO2021224303A2
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Manuel Häußler
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    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of specific monomers of the general formula (II) and / or specific oligomers of the general formula (III).
  • the invention in a third aspect, relates to a composition comprising a monomer of the general formula (II) and / or an oligomer of the general formula (III), the composition being obtained or obtainable by the process of the second aspect.
  • a fourth aspect of the invention relates to the use of the composition according to the third aspect for the production of polymers.
  • a fifth aspect of the invention relates to a method for producing a prefabricated part, comprising providing a material which has a polyethylene-like polymer, and molding the material into the original.
  • a sixth aspect of the invention relates to a method for producing a finished part from a material, the material comprising a polyethylene-like polymer, the finished part being produced by means of an additive manufacturing process.
  • thermoplastics include, for example, polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polystyrene and expanded polystyrene (PS / PS-E).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PET polyethylene terephthalate
  • PS / PS-E expanded polystyrene
  • a large part of the plastics produced are made up of polyethylene, polypropylene and polystyrene. This group is therefore of great relevance, also with regard to waste management, if you consider that polyolefins such as polyethylene and polypropylene are the main material for plastic packaging and containers, which have a very short service life compared to other polymer products.
  • Chemical recycling processes are the subject of research: In chemical recycling, the polymers are usually separated into shorter oligomeric units or even monomers through the action of heat, catalysts and solvents. The oligomers and monomers obtained in this way can then be used again for plastics production, which saves primary resources.
  • US Pat. No. 6,472,557 B1 discloses a recycling process in which PET with zinc acetate in methanolic solution is heated under autogenous pressure in an autoclave.
  • Ortmann et al. describe the hydrolytic degradability of polyethylene-like polyacetals and polycarbonates (P. Ortmann, I. Heckler, S. Mecking, Green Chem., 2014, 16, 1816-1827). Experiments on hydrolytic degradation were carried out on solids in concentrated or dilute, in each case acidic or basic aqueous media, the focus being on the degradation of the polymers, but not on the recovery of the monomers used for their production.
  • the object of the present invention was therefore to provide polyethylene-like materials and an associated process which enables the monomers to be recovered as completely as possible from the polyethylene-like materials by solvolysis or a closed loop as possible for the recovery and renewed polymerisation of such monomers.
  • the polyethylene-like materials should have good degradability in the solvolysis process.
  • the terms “have”, “have”, “comprise” or “include” or any grammatical deviations therefrom are used in a non-exclusive manner. Accordingly, these terms can relate to situations in which, apart from the features introduced by these terms, no further features are present, or to situations in which one or more further features are present.
  • the terms “at least one” and “one or more” as well as grammatical modifications of these terms, if they are used in connection with one or more elements or features and are intended to express that the element or feature is provided once or several times can be used, as a rule, only once, for example when the feature or element is introduced for the first time. If the feature or element is subsequently mentioned again, the corresponding term “at least one” or “one or more” is generally no longer used, without this limiting the possibility that the feature or element can be provided once or several times.
  • CFI2 methylene groups
  • M n number average molecular weight
  • the number average molecular weight M n is determined by means of gel permeation chromatography (GPC) against polystyrene standards in the range of 400-5,000,000 g / mol (universal calibration).
  • polyethylene-like polymer consist of methylene units (CFI2).
  • polyethylene-like polymer is common to those skilled in the art for such polymers (see, for example, Ortmann et al. (P. Ortmann, I. Fleckler, S. Mecking, Green Chem., 2014, 16, 1816-1827).
  • the polymers according to the invention have a solid-state structure as in the case of linear high-density polyethylene (HDPE), so in particular they have the same wide-angle X-ray scattering (WAXS) as HDPE.
  • the polymers of the present invention have the same degrees of crystallinity as HDPE, preferably at least 60% from WAXS.
  • WAXS wide-angle X-ray scattering
  • the polymers of the present invention have the same degrees of crystallinity as HDPE, preferably at least 60% from WAXS.
  • LDPE low-density polyethylene only has a degree of crystallinity of approx.
  • the polymers of the present invention likewise have tensile elongation properties similar to those of HDPE, and the modulus of elasticity E y , which is in the range from 650 to 1100 MPa, and the elongation at elongation a y , which is in the range from 15 to 22 MPa, are comparable as with HDPE (E y approx. 1000 MPa, a y approx. 19 MPa).
  • this has a repeating unit of the general formula (I)
  • the general formula (I) is as follows: [-X- (CH 2 ) a -] n , where X ”and“ a ”have the meaning given.
  • the index "a” can be the same or different for each of the n repetition units, i.e. with n repetition units there is a maximum of n different values for the index "a".
  • the index “n”, which is given for the repeating unit of the general formula (I), preferably stands for an integer from the range from 8 to 60,000 (90 to 99.5 mol% methylene groups in the polymer), more preferably from the range from 28 up to 47,000 (92 to 98 mol% methylene groups in the polymer).
  • this has a repeating unit of the general formula I (la)
  • Polyethylene-like polymers having a repeating unit of the general formula I (la) are also referred to as “polyesters”.
  • the index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (Ia), ie with n repeating units there is a maximum of n different values for the index “a”.
  • n stands for an integer from the range from 8 to 60,000, preferably from the range from 8 to 58,562 - this corresponds to an M n in the range of 20,000 to 10,000,000 g / mol a percentage of 90-99.5 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 8-200 methylene groups per functional group in (la).
  • n stands for an integer from the range from 18 to 60,000, preferably from the range from 18 to 58,562 - with an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol, this corresponds to a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer.
  • n in (Ia) stands for an integer from the range from 28 to 47,000, more preferably from the range from 28 to 46,984 - this corresponds to a percentage of with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol 92-98 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 12-49 methylene groups per functional group in (la).
  • n stands for an integer from the range from 70 to 47,000, more preferably from the range from 70 to 46,984 - this corresponds to a percentage of 92 for an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol - 98 mol% of methylene groups in the polymer.
  • the number average molecular weight is in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol.
  • this has a repeating unit of the general formula (Ib)
  • Polyethylene-like polymers having a repeating unit of the general formula I (Ib) are also referred to as “polycarbonates”.
  • the index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (Ib), ie with n repeating units there is a maximum of n different values for the index “a”.
  • the index “n”, which is given for the repeating unit of the general formula (Ib), stands for a whole Number from the range from 8 to 60,000, preferably from the range from 8 to 53,546 - with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol, this corresponds to a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 8 - 200 methylene groups per functional group in (Ib).
  • n in (Ib) stands for an integer from the range from 28 to 47,000, more preferably from the range from 28 to 43,698 - with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 92-98 mol% methylene groups, corresponding to 12-49 methylene groups per functional group in (Ib).
  • the number average molecular weight is in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol.
  • the present invention relates to a process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III)
  • the index "a” can be the same or different for each of the m repeating units of the general formula (III), i.e. with m repeating units there are a maximum of m different values for the index "a".
  • polystyrene resin in particular polyolefins
  • polyolefins are present unchanged in polymeric form after the solvolysis stage (ii) has taken place, in addition to the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III).
  • the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) can be separated off in a simple way from these substances, which are present unchanged in polymeric form.
  • the solvolysis process according to the invention enables multi-cycle recycling to be carried out, ie several rounds of polymerization of monomers, solvolysis and renewed polymerization of the monomers and / or oligomers obtained, etc. are possible. In other words, so-called “closed-loop recycling” is possible.
  • alcoholic and / or aqueous mixture according to (i) includes solutions and heterogeneous mixtures of alcohol and / or water with the polyethylene-like polymer. Analogously, it applies to the alcoholic and / or aqueous mixtures obtained according to ii) that they comprise solutions and heterogeneous mixtures of alcohol and / or water with the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III).
  • the polyethylene-like polymer used for the process has a number average molecular weight (M n ) in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol, preferably in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol. In preferred embodiments, it has a number average molecular weight (M n ) in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol or in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol.
  • M n is also determined in the context of the second aspect of the invention by means of gel permeation chromatography (GPC) against polystyrene standards in the range from 400-5,000,000 g / mol (universal calibration).
  • GPC gel permeation chromatography
  • the process preferably further comprises: iv) optional purification of the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) obtained in accordance with iii); v) Repolymerization of the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) obtained according to iii) or iv) to give a polymer, preferably a polyethylene-like polymer.
  • Such a solvolysis process comprising step (v) represents closed recycling, wherein after step (v) a polymer is present which is equivalent to a polymer produced directly from the appropriate monomers, ie there is no deterioration in the mechanical and chemical properties of the material .
  • the general formula (I) is as follows: [-X- (CH 2 ) a -] n, where X ”and“ a ”have the meaning given.
  • the index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (I), i.e. with n repeating units there is a maximum of n different values for the index "a".
  • (I) is an integer from the range from 2 to 60,000 (90 to 99.5 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol). More preferably n stands for an integer from the range from 4 to 60,000 (90 to 99.5 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol), more preferably n stands for an integer the range from 8 to 60,000 (90 to 99.5 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol), more preferably n is an integer from the range from 18 to 60,000 (90 to 99.5 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol).
  • N is preferably an integer from the range from 8 to 47,000 (92 to 98 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol), more preferably from the range from 14 to 47,000 ( 92 to 98 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol), more preferably in the range from 28 to 47,000 (92 to 98 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range of 20,000 to 10,000,000 g / mol), more preferably from the range from 68 to 47,000 (92 to 98 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol).
  • the alcohol is selected from the group of monofunctional or polyfunctional C1 -C10 alcohols and mixtures thereof, the alcohol preferably one or more alcohols of the formula R-OFI comprises, where the radical R is a C1-C10-alkyl group, preferably a C1-C5-alkyl group, more preferably a C1- or C2-alkyl group; wherein the alcohol more preferably comprises methanol.
  • an alcoholic mixture is used, the alcoholic mixture of the polyethylene-like polymer according to i) having a water content in the range of 0 to 5% by weight, preferably in the range from 0 to 1% by weight, more preferably in the range from 0 to 0.55% by weight, more preferably of in the range from 0 to 0.1% by weight, based on the total weight of the alcoholic mixture.
  • the alcoholic and / or aqueous mixture of the polyethylene-like polymer according to i) comprises in the range from 0 to 20% by weight, preferably in the range from 0 to 15% by weight, more preferably in the range from 0 to 10% by weight, based in each case on the weight of the polyethylene-like polymer used, of a catalyst, preferably a basic catalyst, the basic catalyst is preferably selected from the group of alkali metal hydroxides, more preferably comprises at least KOH.
  • step ii) takes place at a pressure in the range from 0 to 500 bar, preferably 0.1 to 200 bar, more preferably 0.5 to 100 bar, more preferably 1 to 20 bar.
  • Step ii) is preferably carried out in a, preferably closed, system, more preferably in an autoclave.
  • Step ii) is preferably carried out for a period of time in the range from 10 seconds to 7 days, preferably 5 minutes to 24 hours, preferably from 30 minutes to 2 hours.
  • the alcoholic and / or aqueous mixture obtained according to ii) comprising monomers is carried out of the general formula (II) cooled, preferably to a temperature in the range from -100 to + 200 ° C, preferably -60 to +60 ° C, more preferably -30 to +30 ° C, and / or the pressure to a value is reduced in the range from 0.8 to 1.2 bar.
  • the separation of the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) according to iii) is preferably carried out by means of one or more processes from the group consisting of precipitation, preferably by means of precipitation reagents, filtration, crystallization, centrifugation, distillation, evaporation and chromatography.
  • the polyethylene-like polymer has a repeating unit of the general formula (Ia)
  • Polyethylene-like polymers which have a repeating unit of the general formula (Ia) are also referred to as “polyesters”.
  • the index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (Ia), ie with n repeating units there is a maximum of n different values for the index “a”.
  • n which is given for the repeating unit of the general formula (Ia), stands for an integer from the range from 8 to 60,000, more preferably from the range from 2 to 58,562 - this corresponds to an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer. More preferably, n in (Ia) is an integer from the range from 4 to 60,000, more preferably from the range from 4 to 58,562 - this corresponds to a percentage of 90 for an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol - 99.5 mol% methylene groups in the polymer.
  • n in (Ia) stands for an integer from the range from 8 to 60,000, more preferably from the range from 8 to 58,562 - this corresponds to a percentage of with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol 90-99.5 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 8-200 methylene groups per functional group in (la).
  • n in (Ia) stands for an integer from the range from 18 to 60,000, more preferably from the range from 18 to 58,562 - this corresponds to an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol a percentage of 90-99.5 mol% methylene groups in the polymer.
  • n is preferably an integer from the range from 8 to 47,000, more preferably from the range from 8 to 46,984 - this corresponds to a percentage of 92 for an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol - 98 mol% of methylene groups in the polymer. More preferably, n in (Ia) stands for an integer from the range from 14 to 47,000, more preferably from the range from 14 to 46,984 - with an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 92 - 98 mol% methylene groups in the polymer.
  • n in (Ia) stands for an integer from the range from 28 to 47,000, more preferably from the range from 28 to 46,984 - this corresponds to an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol a percentage of 92-98 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 12-49 methylene groups per functional group in (la).
  • n in (Ia) stands for an integer from the range from 70 to 47,000, more preferably from the range from 70 to 46,984 - this corresponds to an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol a percentage of 92-98 mol% methylene groups in the polymer.
  • the polyethylene-like polymer has a repeating unit of the general formula (Ib)
  • Polyethylene-like polymers which have a repeating unit of the general formula (Ib) are also referred to as “polycarbonates”.
  • the index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (lb), ie with n repeating units there is a maximum of n different values for the index “a”.
  • the index “n”, which is given for the repeating unit of the general formula (lb), stands for an integer from the range from 2 to 60,000, more preferably from the range from 2 to 56,000, more preferably from the range from 2 to 53,546 - with an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol, this corresponds to a percentage of 90-99.5 mol% methylene groups in the polymer.
  • n in (lb) stands for an integer from the range from 4 to 60,000, more preferably from the range from 4 to 53,546 - with an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer. More preferably, n in (lb) stands for an integer from the range from 8 to 60,000, more preferably from the range from 8 to 53,546 - with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer, corresponding - 200 methylene groups per functional group in (lb).
  • n in (lb) stands for an integer from the range from 18 to 60,000, more preferably from the range from 18 to 53,546 - with an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer.
  • n is preferably an integer from the range from 8 to 47,000, more preferably from the range from 8 to 43,698 - this corresponds to a percentage of 92 for an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol - 98 mol% of methylene groups in the polymer. More preferably, n in (lb) stands for an integer from the range from 14 to 47,000, more preferably from the range from 14 to 43,698 - with an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 92 - 98 mol% methylene groups in the polymer.
  • n in (lb) stands for an integer from the range from 28 to 47,000, more preferably from the range from 28 to 43,698 - with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 92-98 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 12-49 methylene groups per functional group in (lb). More preferably, n in (lb) stands for an integer from the range from 68 to 47,000, more preferably from the range from 68 to 43,698 - this corresponds to a percentage of 92 for an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol - 98 mol% of methylene groups in the polymer.
  • the alcoholic and / or aqueous mixture obtained in ii) preferably comprises monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) furthermore monomers of the general formula (IV)
  • R 1 , R 2 are each a C1-C10-alkyl group, preferably a C1-C5-alkyl group, more preferably a C1- or C2-alkyl group; where the monomers of the general formula (IV) are preferably separated off in iii) together with the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) from the alcoholic and / or aqueous mixture obtained according to ii).
  • a third aspect of the invention relates to a composition
  • a composition comprising a monomer of the general formula (II) and / or an oligomer of the general formula (III)
  • the index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (III), ie with m repeating units there is a maximum of n different values for the index "a".
  • R 1 , R 2 are each a C1-C10-alkyl group, preferably a C1-C5-alkyl group, more preferably a C1- or C2-alkyl group.
  • the polyethylene-like polymer preferably has a repeating unit of the general formula (I)
  • the general formula (I) is as follows: [-X- (CH 2 ) a -] n , where X ”and“ a ”have the meaning given.
  • the index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (III), ie with n repeating units there is a maximum of n different values for the index “a”.
  • the preferably polyethylene-like polymer used has a number average molecular weight (M n ) in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol, preferably in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol. In preferred embodiments, it has a number average molecular weight (M n ) in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol or in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol.
  • M n is determined by means of gel permeation chromatography (GPC) against polystyrene standards in the range of 400-5,000,000 g / mol (universal calibration).
  • GPC gel permeation chromatography
  • the invention relates to a method for producing a finished part.
  • the finished part can be a component of a device, such as, for example, a component of a machine.
  • the finished part is a gear.
  • the method includes providing a material comprising a polyethylene-like polymer.
  • CH2 methylene groups
  • 0 0
  • Details relating to the, preferably polyethylene-like, polymer are as described above for the second aspect of the invention.
  • the prefabricated part is produced by molding the material provided in this way.
  • archetypes can in particular be understood to mean a production method according to DIN 8580, in which a solid body is produced from a shapeless material, which has a geometrically defined shape. Archetypes are used to produce the initial form of a solid body and to create the cohesion of the material. In principle, starting materials in liquid, gaseous, plastic, granular or powdery state can be used for the primary shaping, i.e. with different rheological behavior.
  • the primary shaping of the material includes thermal primary shaping, i.e. primary shaping with simultaneous supply of heat.
  • the primary molding is at least one method selected from the group consisting of: injection molding, extrusion, calendering, rotational molding, injection blow molding.
  • this method can be used to produce any finished part that can be produced by means of primary molding of the material described.
  • the invention relates to a method for producing a finished part from a material, the material comprising a polyethylene-like polymer.
  • CH2 methylene groups
  • Details relating to the, preferably polyethylene-like, polymer are as described above for the second aspect of the invention.
  • the finished part is manufactured using an additive manufacturing process.
  • an “additive manufacturing process” can in particular be understood to mean a manufacturing process in which the material is applied layer by layer and thus three-dimensional objects (workpieces) are produced.
  • the layer-by-layer structure is computer-controlled from one or more liquid or solid materials according to specified dimensions and shapes.
  • find physical or chemical hardening or melting processes take place.
  • no special tools such as casting molds are required for a specific product, which have stored the respective geometry of the workpiece.
  • the additive manufacturing process is preferably 3-D printing.
  • 3-D printing can be understood to mean, in particular, a manufacturing method in which the material is applied layer by layer and three-dimensional objects (workpieces) are produced in this way.
  • the layer-by-layer structure is computer-controlled from one or more liquid or solid materials according to specified dimensions and shapes. Physical or chemical hardening or melting processes take place during construction. Although it is often a molding process, no special tools such as casting molds are required for a specific product, which have saved the respective geometry of the workpiece.
  • the material is provided as a filament.
  • filament can be understood to mean in particular thermoplastic plastics made from the material described above, which are used in wire form, especially made up on rolls, in the FDM / FFF process (FDM - Fused Deposition Modeling; FFF - Fused Filament Fabrication) .
  • the ethanol began to condense out over the condensation bridge.
  • the reaction conditions were maintained until condensate no longer formed.
  • the bubble counter on the condensation bridge was replaced by a membrane pump and the The oligomerization reaction was continued at 180 ° C. under reduced pressure (900 mbar to 10 mbar).
  • the structure was flushed with nitrogen, the condensation bridge was replaced by a glass stopper and a high vacuum ( ⁇ 1-5 x 10 2 mbar) was applied via the Schlenk line.
  • the magnetic stirrer was switched off due to the high viscosity of the polymer melt already reached at this point in the reaction.
  • the polycondensation reaction was continued until the polymer melt was no longer flowable due to the high viscosity.
  • xylene was added in a nitrogen countercurrent at 120 ° C. in the next step.
  • the magnetic stirrer was switched on again.
  • a homogeneous solution of the polymer had formed, which was precipitated in cold propan-2-ol.
  • the precipitated solid was washed repeatedly in propan-2-ol and finally dried overnight in a vacuum drying cabinet.
  • the yield was typically over 95 mol% PC-18 based on the 1,18-octadecanediol used.
  • the polymer was characterized by 1 H and 13 C-NMR spectroscopy, IR spectroscopy, gel permeation chromatography and a tensile strain experiment.
  • the mechanical properties of the polymer were in the typical range of polyethylene-like materials with an elongation at break of 200-400% with a modulus of elasticity of 500 to 1000 MPa.
  • the polymer had a number average molecular weight (M n ) of 88 kg / mol.
  • PC-48 was synthesized from 1,48-octadecanediol analogously to the described production of PC-18 according to Example 1, 1,48-octadecanediol being produced from erucic acid by means of a catalytic process published elsewhere.
  • 1,48-octadecanediol (10.0 g) were dried in a three-necked Schlenk tube with a magnetic stirrer at 100 ° C and then with diethyl carbonate (8.5 ml, 5 equiv.) And LiH (1.1 mg, 1 mol%) offset.
  • the reaction mixture was oligomerized analogously to the synthesis of PC-18 and then polymerized at 180 ° C.
  • the resulting polymer was finally dissolved in xylene in portions and precipitated in cold propan-2-ol.
  • the precipitated solid could be obtained in quantitative yield by filtration (10.19 g, 98%).
  • the polymer was characterized by 1 H and 13 C-NMR spectroscopy, IR spectroscopy and gel permeation chromatography.
  • the polymer had a number average molecular weight (M n ) of 40 kg / mol.
  • methanol began to condense out over the Condensation bridge.
  • the reaction conditions were maintained until condensate no longer formed.
  • the bubble counter on the condensation bridge was replaced by a membrane pump and the oligomerization reaction was continued at 180 ° C. under negative pressure (900 mbar to 10 mbar).
  • the condensation bridge was replaced by a glass stopper and a high vacuum ( ⁇ 1-5 x 10 2 mbar) was applied via the Schlenk line. Due to the high viscosity of the polymer melt already reached at this point in time of the reaction, the magnetic stirrer was switched off. The polycondensation reaction was continued until the polymer melt was no longer flowable due to the high viscosity.
  • the mechanical properties of the polycondensate were in the typical range of polyethylene-like materials with an elongation at break of 350-500% and a modulus of elasticity of 900 to 1100 MPa.
  • the polymer had a number average molecular weight (M n ) of 50 kg / mol.
  • a nozzle For the production of 3D printing filament on a laboratory scale, a nozzle was used which was connected to a laboratory compounder Xplore MC-5 and thus allowed the extrusion of dimensionally accurate filament of the polycondensates described.
  • the polymer melt emerging from the compounder was passed through the nozzle, cooled down in the process and emerged from the nozzle as a dimensionally stable filament.
  • the nozzle attached to the compounder was first preheated to the temperature of the compounder for about 5 minutes.
  • the filament was then extruded with the respective material-specific parameters.
  • a single compounder filling allowed approx. 4 g of filament to be extruded.
  • Two commercially available dyes (Omnidynamics MBR and MBB) and carbon fiber (diameter ⁇ 7 mm ⁇ 2, length: 200 mm ⁇ 30) were selected as examples for typical polymer additives in order to produce the corresponding compounds with PC-18 and PE-18,18 .
  • To produce dyed filaments 4.85 g of PC-18 or PE-18.18 were compounded with 150 mg (3% by weight) of dye at 150 ° C. for at least 30 minutes and then extruded as a filament.
  • To produce carbon fiber-reinforced PC-18 4.5 g of polymer were compounded with 500 mg of carbon fiber at 170 ° C. for 30 minutes and then extruded as a filament.
  • a steel autoclave with a glass insert was used (300 ml usable internal volume).
  • 20.0 g (64 mmol) PC-18 (melt-processed, coarsely comminuted pieces), 250 ml KOH basic EtOH (10% by weight with respect to PC-18) and a magnetic stir bar were placed in the glass insert.
  • the autoclave was heated to 120 ° C. on a hot plate and magnetically stirred at 500 revolutions per minute. After the typical depolymerization time of 1 to 24 hours, the heater was switched off and the autoclave was cooled to 40 ° C. The warm solution was quantitatively rinsed into a beaker with EtOH.
  • a steel autoclave with a glass insert was used for the hydrolysis of PC-18.
  • 200 mg PC-18 (melt-processed, coarsely comminuted pieces), 5 ml KOH basic water (50% by weight with respect to PC-18) and a magnetic stir bar were placed in the glass insert.
  • the autoclave was heated to 180 ° C. on a hot plate and stirred at 500 revolutions per minute. After a depolymerization time of 24 hours, the heater was switched off and the autoclave was cooled to room temperature. The solids were filtered off, washed with water and dried.
  • the yield of 1,18-octadecanediol was> 98% and the product was characterized by means of 1 H-NMR, the 1 H-NMR spectrum being shown in FIG.
  • Example 7 Separation of PC-18 from polyolefins by depolymerization
  • a blue-colored piece of a 3D-printed PC-18 piece was mixed with one colored piece of commercial polypropylene as well as polyethylene together in a glass insert for pressure reactors with KOH basic MeOH (10% by weight with respect to PC-18) depolymerized (100 ° C., 500 revolutions per minute for 24 h to ensure complete conversion).
  • KOH basic MeOH 10% by weight with respect to PC-18
  • the depolymerization of PE-18.18 (25.0 g of uncolored polymer or 5.0 g of polymer colored by means of Omnidynamics MBR) was carried out in a glass tube autoclave (500 ml volume).
  • the glass tube was filled with a strong lanthanoid magnetic stir bar, melt-processed and pre-cut PE-18.18 and methanol (16 ml per 1 g PE-18.18) and heated in a heating block (120 ° C at 200 U / min).
  • reaction mixture was transferred quantitatively to a round bottom flask and the methanol solvent was then removed under reduced pressure.
  • This method provided a colorless, stoichiometrically exact 1: 1 mixture of the two monomers used (1,18-octadecanediol and 1,18-dimethyloctadecanedioate), which could be demonstrated by 1 H-N MR experiments.
  • the yield was quantitative (27.6 g of the 1: 1 monomer mixture of 25.0 g of PE-18.18).
  • the 1: 1 monomer mixture from example 8 could without purification analogously to the described production of “virgin” PE-18,18 from example 3 to give equivalent polymer (ie no deterioration in the mechanical and chemical properties of the material, such as due to tensile strain, among others Experiments, 1 H-NMR and gel permeation chromatography could be shown) to be repolymerized.
  • the polymer had a number average molecular weight (M n ) of 79 kg / mol.
  • black-colored polypropylene - as an example of a widely used commercial plastic - was added to the PE-18, 18 and depolymerization was carried out as in Example 8.
  • the black-colored polypropylene was unchanged after the process and could easily be removed from the colorless monomer mixture using tweezers.
  • a commercially available, unmodified printer of the Prusa brand with the model name Prusa i3 MK3 was used for the 3D printing of the polycondensates described. This was equipped with a pressure bed made of stainless steel, covered with a polyetherimide film (PEI).
  • PEI polyetherimide film
  • Nozzle diameter 0.8 mm
  • Nozzle temperature 230 ° C
  • FIG. 1 shows a stress-strain diagram for tensile-strain test pieces 100, 102, 104, 106 according to ISO 527-2-5A made from PC-18, which were produced by means of the printer with the specified parameters.
  • the PC-18 filaments mentioned in Example 4 and Table 1 were used as starting materials for the measurement results shown by way of example in FIG.
  • the elongation is indicated in% on the X-axis 108.
  • the stress is indicated in MPa on the Y-axis 110.
  • the curves only represent the result of a measurement according to ISO 527-2-5A, which are within the fluctuation of all test specimens examined.
  • ISO 527-2-5A made from PC-18
  • curve 112 indicates the measurement result for a white test body 100
  • curve 114 indicates the measurement result for a red test body 102
  • curve 116 indicates the measurement result for a blue test body 104
  • curve 118 indicates the measurement result of a carbon fiber-reinforced one Blends as material for the test body 106 for comparison.
  • the mechanical properties of the tensile-strain test specimens 100, 102, 104, 106 (ISO 527-2-5A) produced from PE-18, 18 and PC-18 using 3D printing correspond to the polyethylene-like properties of those using injection molding from the same polymers manufactured test specimen. With the polymers described in this patent, HDPE-like properties can thus be achieved using both injection molding and 3D printing.
  • Figure 2A shows the front view and Figure 2B the corresponding rear view of the smartphone protective cover 200 made of PE-18,18.
  • Figures 2A and 2B very good printability can be achieved with the material PE-18,18, which enables (additive) manufacturing even of complex objects.
  • the printing parameters for making a small cup 300 made from colored PC-48 are given below. It is an extract of the relevant parameters from the G code used to create the object:
  • FIG. 3 shows a perspective view of the cup 300 produced in this way.
  • the cup was filled with water 302 at a temperature of at least 95 ° C. and visually examined for changes in shape.
  • a cup of the same shape was made from polylactides (PLA) (not shown in more detail) and also filled with water at a temperature of at least 95 ° C.
  • PLA polylactides
  • the cup made of PLA has deformed significantly. This shows that the PC-48 material is more thermally robust compared to PLA.

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Abstract

According to a first aspect, the invention relates to a polyethylene-type polymer comprising methylene groups (CH2) and at least one functional group selected from group O-C(=O) and group O-C(=O)-O, the polyethylene-type polymer having a number-average molecular weight (Mn) in the range of 20,000 to 10,000,000 g/mol. In a second aspect, the invention relates to a method for producing specific monomers of general formula (II) and/or specific oligomers of general formula (III). In a third aspect, the invention relates to a composition comprising a monomer of general formula (II) and/or an oligomer of general formula (III), the composition being obtained or obtainable by means of the method of the second aspect. A fourth aspect of the invention relates to the use of the composition according to the third aspect to produce polymers. A fifth aspect of the invention relates to a method for producing a finished part, comprising: - provision of a material having a polyethylene-type polymer; and - primary forming of the material. A sixth aspect of the invention relates to a method for producing a finished part from a material, the material having a polyethylene-type polymer, wherein the finished part is produced by means of an additive manufacturing method.

Description

Polyethylen-artige Materialien, ihre Solvolyse und Herstellung von Fertigteilen daraus Polyethylene-like materials, their solvolysis and manufacture of prefabricated parts from them
Die Erfindung betrifft gemäß eines erstes Aspekts ein Polyethylen-artiges Polymer umfassend Methylengruppen (CH2) und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus 0-C(=0)- Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe, wobei das Polyethylen-artige Polymer ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol aufweist. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von spezifischen Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder spezifischen Oligomeren der allgemeinen Formel (III). In einem dritten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Zusammensetzung umfassend ein Monomer der allgemeinen Formel (II) und/oder ein Oligomer der allgemeinen Formel (III), wobei die Zusammensetzung erhalten oder erhältlich ist nach dem Verfahren des zweiten Aspektes. Ein vierter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Verwendung der Zusammensetzung gemäß dem dritten Aspekt zur Herstellung von Polymeren. Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Fertigteils, umfassend Bereitstellen eines Materials, das ein Polyethylen-artiges Polymer aufweist, und Urformen des Materials. Ein sechster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Fertigteils aus einem Material, wobei das Material ein Polyethylen-artiges Polymer aufweist, wobei das Fertigteil mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt wird. According to a first aspect, the invention relates to a polyethylene-like polymer comprising methylene groups (CH2) and at least one functional group selected from the 0-C (= 0) group and the 0-C (= 0) -0 group, the polyethylene like polymer has a number average molecular weight (M n ) in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol. In a second aspect, the invention relates to a process for the preparation of specific monomers of the general formula (II) and / or specific oligomers of the general formula (III). In a third aspect, the invention relates to a composition comprising a monomer of the general formula (II) and / or an oligomer of the general formula (III), the composition being obtained or obtainable by the process of the second aspect. A fourth aspect of the invention relates to the use of the composition according to the third aspect for the production of polymers. A fifth aspect of the invention relates to a method for producing a prefabricated part, comprising providing a material which has a polyethylene-like polymer, and molding the material into the original. A sixth aspect of the invention relates to a method for producing a finished part from a material, the material comprising a polyethylene-like polymer, the finished part being produced by means of an additive manufacturing process.
Die Produktions- bzw. Verarbeitungsmengen der Kunststoffindustrie sind in den letzten Jahrzehnten nahezu explosiv angestiegen, wobei Kunststoffe meist aus organischen Stoffen wie Cellulose, Kohle, Erdgas und Erdöl erzeugt werden. Das Spektrum der erzeugten Polymere ist manigfaltig und umfasst diverse Duroplaste und Thermoplaste. Die Thermoplasten umfassen beispielsweise Polyolefine wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol und expandiertes Polystyrol (PS/PS-E). Ein Großteil der erzeugten Kunststoffe entfällt hierbei auf Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol. Diese Gruppe besitzt somit eine hohe Relevanz, auch im Hinblick auf die Abfallwirtschaft, wenn man bedenkt, dass Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen den Hauptwerkstoff für Kunststoffverpackungen und -behältnisse darstellen, welche im Vergleich zu anderen Polymerprodukten eine sehr kurze Lebensdauer aufweisen. The production and processing quantities in the plastics industry have increased almost explosively in the last few decades, with plastics mostly being made from organic materials such as cellulose, coal, natural gas and crude oil. The spectrum of polymers produced is diverse and includes various thermosets and thermoplastics. The thermoplastics include, for example, polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polystyrene and expanded polystyrene (PS / PS-E). A large part of the plastics produced are made up of polyethylene, polypropylene and polystyrene. This group is therefore of great relevance, also with regard to waste management, if you consider that polyolefins such as polyethylene and polypropylene are the main material for plastic packaging and containers, which have a very short service life compared to other polymer products.
Im Hinblick auf die Abfallmassen, die aufgrund von fehlender Abbaubarkeit ein Umweltproblem darstellen und die gleichzeitig in diesen Abfällen enthaltenen immensen Ressourcen ist ein Recycling von Kunststoffen ein zentraler Gesichtspunkt. With regard to the mass of waste, which represents an environmental problem due to the lack of degradability, and the immense resources contained in this waste, recycling of plastics is a central aspect.
Insbesondere ist ein geschlossenes Recycling von Kunststoffen wünschenswert. Ein Ansatz ist die Wiederverwendung der Kunststoffe als solche, auch als „mechanisches Recycling“ bezeichnet. Dies geht mit einer stark verminderten Qualität der recycelten Materialien einher. Gründe sind der Verlust des Molekulargewichts und anderer Materialeigenschaften durch die mechanischen und thermischen Behandlungsschritte, insbesondere aber die Verunreinigung mit anderen Arten und Qualitäten von Kunststoffen beim Recycling typischer Kunststoffabfallströme. Daher ist ein chemischer Abbau in niedermolekulare Bausteine, sogenannte Oligomere und insbesondere Monomere, die als Ausgangsmaterial für eine erneute Polymerisation dienen können, um qualitativ hochwertige Materialien zu erhalten, ein wünschenswerter Ansatz (allgemein als „chemisches Recycling“ bezeichnet). Chemische Recyclingverfahren sind Gegenstand der Forschung: Beim chemischen Recycling werden meist durch das Einwirken von Wärme, Katalysatoren und Lösungsmitteln die Polymere in kürzere Oligomere Einheiten bis hin zu Monomeren aufgetrennt. Die dabei gewonnenen Oligomere und Monomere können dann wieder zur Kunststoffproduktion eingesetzt werden, wodurch primäre Ressourcen eingespart werden können. Verschiede Verfahren, die mittels Solvolyse und/oder Pyrolyse, mit und ohne Katalysator, arbeiten, wurden bereits beschrieben. Beispielsweise offenbart das US Patent US 6,472,557 B1 ein Recycling-Verfahren, bei welchem PET mit Zinkacetat in methanolischer Lösung unter autogenem Druck im Autoklaven erhitzt wird. Closed recycling of plastics is particularly desirable. One approach is to reuse the plastics as such, also known as “mechanical recycling”. This goes hand in hand with a greatly reduced quality of the recycled materials. The reasons are the loss of molecular weight and other material properties due to the mechanical and thermal treatment steps, but in particular the contamination with other types and qualities of plastics in the recycling of typical plastic waste streams. Therefore, there is a chemical breakdown into low molecular weight building blocks, so-called oligomers and in particular monomers, which serve as the starting material for a renewed polymerization can be a desirable approach to obtaining high quality materials (commonly referred to as “chemical recycling”). Chemical recycling processes are the subject of research: In chemical recycling, the polymers are usually separated into shorter oligomeric units or even monomers through the action of heat, catalysts and solvents. The oligomers and monomers obtained in this way can then be used again for plastics production, which saves primary resources. Various processes using solvolysis and / or pyrolysis, with and without a catalyst, have already been described. For example, US Pat. No. 6,472,557 B1 discloses a recycling process in which PET with zinc acetate in methanolic solution is heated under autogenous pressure in an autoclave.
Bei Polyolefinen, insbesondere Polyethylen, geht das bisher bekannte chemische Recycling mit begrenzten Ausbeuten an Ethylenmonomer von <50% einher. Weiterhin wird viel Energie benötigt, da das Verfahren Temperaturen von ca. 700 ° C erfordert. In the case of polyolefins, in particular polyethylene, the previously known chemical recycling is associated with limited yields of ethylene monomer of <50%. Furthermore, a lot of energy is required, since the process requires temperatures of approx. 700 ° C.
Polyethylen-artige Materialien, welche aus ungesättigten Fettsäuren erzeugt werden, wurden im Laufe der letzten Jahre bekannt. Beispielsweise beschreibt DE 102016010503 A1 ein Verfahren beruhend auf einer Kettenvervielfachung ungesättigter Fettsäuren. Langkettige aliphatische Polyester auf Basis von Pflanzenölen werden von Stempfle et al. beschrieben (F. Stempfle, B. S. Ritter, R. Mülhaupt, S. Mecking, Green Chem., 2014, 16, 2008-2014). Polyethylene-like materials made from unsaturated fatty acids have become known in recent years. For example, DE 102016010503 A1 describes a method based on chain multiplication of unsaturated fatty acids. Long-chain aliphatic polyesters based on vegetable oils are described by Stempfle et al. (F. Stempfle, B. S. Ritter, R. Mülhaupt, S. Mecking, Green Chem., 2014, 16, 2008-2014).
Ortmann et al. beschreiben die hydrolytische Abbaubarkeit von Polyethylen-artigen Polyacetalen und Polycarbonaten (P. Ortmann, I. Heckler, S. Mecking, Green Chem., 2014, 16, 1816-1827). Experimente zum hydrolytischen Abbau wurden dabei an Feststoffen in konzentrierten bzw. verdünnten, jeweils sauren oder basischen wässrigen Medien durchgeführt, wobei der Abbau der Polymere, nicht aber die Rückgewinnung der für ihre Herstellung eingesetzten Monomere, im Fokus stand. Ortmann et al. describe the hydrolytic degradability of polyethylene-like polyacetals and polycarbonates (P. Ortmann, I. Heckler, S. Mecking, Green Chem., 2014, 16, 1816-1827). Experiments on hydrolytic degradation were carried out on solids in concentrated or dilute, in each case acidic or basic aqueous media, the focus being on the degradation of the polymers, but not on the recovery of the monomers used for their production.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Polyethylen-artige Materialien sowie ein dazugehöriges Verfahren bereitzustellen, welches eine möglichst vollständige Rückgewinnung der Monomere aus den Polyethylen-artigen Materialien durch Solvolyse bzw. einen möglichst geschlossenen Kreislauf für die Rückgewinnung und erneute Polymerisierung solcher Monomere ermöglicht. Die Polyethylen-artigen Materialien sollen eine gute Abbaubarkeit im Solvolyse- Verfahren aufweisen. The object of the present invention was therefore to provide polyethylene-like materials and an associated process which enables the monomers to be recovered as completely as possible from the polyethylene-like materials by solvolysis or a closed loop as possible for the recovery and renewed polymerisation of such monomers. The polyethylene-like materials should have good degradability in the solvolysis process.
Im Folgenden werden die Begriffe "haben", "aufweisen", "umfassen" oder "einschließen" oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben den durch diese Begriffe eingeführten Merkmalen, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck "A hat B", "A weist B auf, "A umfasst B" oder "A schließt B ein" sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente. In the following, the terms “have”, “have”, “comprise” or “include” or any grammatical deviations therefrom are used in a non-exclusive manner. Accordingly, these terms can relate to situations in which, apart from the features introduced by these terms, no further features are present, or to situations in which one or more further features are present. For example, the expression "A has B", "A has B," A comprises B "or" A includes B "can refer to the situation in which, apart from B, no further element is present in A ( ie on a situation in which A consists exclusively of B), as well as on the situation in which, in addition to B, there are one or more other elements in A, for example element C, elements C and D or even further elements.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne dass hierdurch die Möglichkeit eingeschränkt wird, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann. It is also pointed out that the terms “at least one” and “one or more” as well as grammatical modifications of these terms, if they are used in connection with one or more elements or features and are intended to express that the element or feature is provided once or several times can be used, as a rule, only once, for example when the feature or element is introduced for the first time. If the feature or element is subsequently mentioned again, the corresponding term “at least one” or “one or more” is generally no longer used, without this limiting the possibility that the feature or element can be provided once or several times.
Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten unangetastet bleiben, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale. Furthermore, the terms “preferably”, “in particular”, “for example” or similar terms are used below in connection with optional features, without this limiting alternative embodiments. Features introduced by these terms are optional features, and it is not intended to use these features to restrict the scope of protection of the claims and in particular of the independent claims. Thus, as the person skilled in the art will recognize, the invention can also be carried out using other configurations. In a similar way, features which are introduced by “in an embodiment of the invention” or by “in an exemplary embodiment of the invention” are understood as optional features, without this being intended to limit alternative configurations or the scope of protection of the independent claims. Furthermore, these introductory expressions are intended to leave unaffected all possibilities of combining the features introduced thereby with other features, be they optional or non-optional features.
1 . Aspekt - Polyethylen-artiges Polymer 1 . Aspect - polyethylene-like polymer
Gemäß eines ersten Aspekts betrifft die Erfindung ein Polyethylen-artiges Polymer umfassend Methylengruppen (CFI2) und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus 0-C(=0)- Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe, wobei das Polyethylen-artige Polymer ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol aufweist. According to a first aspect, the invention relates to a polyethylene-like polymer comprising methylene groups (CFI2) and at least one functional group selected from the 0-C (= 0) group and the 0-C (= 0) -0 group, the polyethylene like polymer has a number average molecular weight (M n ) in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol.
Das zahlenmittlere Molekulargewicht Mn wird bestimmt mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) gegen Polystyrol-Standards im Bereich von 400 - 5.000.000 g/mol (universelle Kalibrierung). The number average molecular weight M n is determined by means of gel permeation chromatography (GPC) against polystyrene standards in the range of 400-5,000,000 g / mol (universal calibration).
Bevorzugt bestehen 90 bis 99,5 Mol-%, weiter bevorzugt 92 bis 98 Mol-%, des Polyethylen artigen Polymers aus Methyleneinheiten (CFI2). Preferably 90 to 99.5 mol%, more preferably 92 to 98 mol%, of the polyethylene-like polymer consist of methylene units (CFI2).
Die Bezeichnung „Polyethylen-artiges Polymer“ ist dem Fachmann für derartige Polymere gebräuchlich (siehe beispielsweise Ortmann et al. (P. Ortmann, I. Fleckler, S. Mecking, Green Chem., 2014, 16, 1816-1827). Die erfindungsgemäßen Poylmere weisen eine Festkörperstruktur wie bei linearem hochdichtem Polyethylen (HDPE) auf, so haben sie insbesondere die gleiche Weitwinkelröntgenstreuung (WAXS) wie HDPE. Weiterhin weisen die Polymere der vorliegenden Erfindung die gleichen Kristallinitätsgrade auf wie HDPE, bevorzugt mindestens 60 % aus WAXS. Zum Vergleich: Polyethylen niederer Dichte (LDPE) weist laut Literatur nur einen Kristal linitätsgrad von ca. 40 % auf (Jeremic, D.: Polyethylene. In Ullmann's Encydopedia of Industrial ChemistryW\\e -\IC , 2012). Ebenso weisen die Polymere der vorliegenden Erfindung ähnliche Zugdehneigenschaften auf wie HDPE, und auch das E-Modul Ey, welches im Bereich von 650 bis 1100 MPa liegt, sowie die Streckdehnung ay, welche im Bereich von 15 bis 22 MPa liegt, sind vergleichbar wie bei HDPE (Ey ca. 1000 MPa, ay ca. 19 MPa). Zum Vergleich: LDPE hat laut Literatur lediglich ein E-Modul von Ey = 240 MPa, und eine Streckdehnung von ay = 12 MPa (Jeremic, D.: Polyethylene. In Ullmann's Encydopedia of Industrial Chemistry W\\e\/AICY\, 2012). The term “polyethylene-like polymer” is common to those skilled in the art for such polymers (see, for example, Ortmann et al. (P. Ortmann, I. Fleckler, S. Mecking, Green Chem., 2014, 16, 1816-1827). The polymers according to the invention have a solid-state structure as in the case of linear high-density polyethylene (HDPE), so in particular they have the same wide-angle X-ray scattering (WAXS) as HDPE. Furthermore, the polymers of the present invention have the same degrees of crystallinity as HDPE, preferably at least 60% from WAXS. For comparison: According to the literature, low-density polyethylene (LDPE) only has a degree of crystallinity of approx. 40% (Jeremic, D .: Polyethylene. In Ullmann's Encydopedia of Industrial ChemistryW \\ e - \ IC, 2012). The polymers of the present invention likewise have tensile elongation properties similar to those of HDPE, and the modulus of elasticity E y , which is in the range from 650 to 1100 MPa, and the elongation at elongation a y , which is in the range from 15 to 22 MPa, are comparable as with HDPE (E y approx. 1000 MPa, a y approx. 19 MPa). For comparison: According to the literature, LDPE only has a modulus of elasticity of E y = 240 MPa, and an elongation at yield of a y = 12 MPa (Jeremic, D .: Polyethylene. In Ullmann's Encydopedia of Industrial Chemistry W \\ e \ / AICY \ , 2012).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Polyethylen-artigen Polymers weist dieses eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (I) According to a preferred embodiment of the polyethylene-like polymer, this has a repeating unit of the general formula (I)
[-X-(CH2)a-] [-X- (CH 2 ) a-]
(I) auf, wobei (I) on, where
X ausgewählt ist aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)-0-Gruppe; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die allgemeine Formel (I) wie folgt: [-X-(CH2)a-]n, wobei X“ und „a“ die angegebene Bedeutung haben. X is selected from C (= 0) -0- group or -0-C (= 0) -group and-0-C (= 0) -0- group; a is an integer from 8 to 200. In a preferred embodiment, the general formula (I) is as follows: [-X- (CH 2 ) a -] n , where X ”and“ a ”have the meaning given.
Der Index „a“ kann bei jeder der n Wiederholungseinheiten gleich oder verschieden sein, d.h. bei n Wiederholungseinheiten gibt es maximal n verschiedene Werte für den Index „a“. ,X“ kann bei jeder der n Wiederholungseinheiten gleich oder verschieden sein, d.h. jede der n X-Gruppen ist unabhängig ausgewählt aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)-0-Gruppe. The index "a" can be the same or different for each of the n repetition units, i.e. with n repetition units there is a maximum of n different values for the index "a". "X" can be the same or different for each of the n repeating units, ie each of the n X groups is independently selected from C (= 0) -0-group or -0-C (= 0) -group and -0- C (= 0) -0 group.
Der Index „n“, der bei der Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (I) angegeben ist, steht bevorzugt für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 60.000 (90 bis 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer), weiter bevorzugt aus dem Bereich von 28 bis 47.000 (92 bis 98 mol% Methylengruppen im Polymer). The index “n”, which is given for the repeating unit of the general formula (I), preferably stands for an integer from the range from 8 to 60,000 (90 to 99.5 mol% methylene groups in the polymer), more preferably from the range from 28 up to 47,000 (92 to 98 mol% methylene groups in the polymer).
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Polyethylen-artigen Polymers weist dieses eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel I (la) According to a further preferred embodiment of the polyethylene-like polymer, this has a repeating unit of the general formula I (la)
[X1-(CH2)a-]n [X 1 - (CH 2 ) a-] n
(la) auf, wobei X1 ausgewählt ist aus C(=0)-0-Gruppe und -0-C(=0)-Gruppe; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist. (la) on, where X 1 is selected from C (= 0) -0- group and -0-C (= 0) -group; a is an integer from 8 to 200.
Polyethylen-artige Polymere aufweisend eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel I (la) werden auch als „Polyester“ bezeichnet. Der Index „a“ kann bei jeder der n Wiederholungseinheiten der allgemeinen Formel (la) gleich oder verschieden sein, d.h. bei n Wiederholungseinheiten gibt es maximal n verschiedene Werte für den Index „a“. ,X1“ kann bei jeder der n Wiederholungseinheiten gleich oder verschieden sein, d.h. jede der n X1-Gruppen ist unabhängig ausgewählt aus C(=0)-0-Gruppe und -0-C(=0)-Gruppe. Polyethylene-like polymers having a repeating unit of the general formula I (la) are also referred to as “polyesters”. The index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (Ia), ie with n repeating units there is a maximum of n different values for the index “a”. "X 1 " can be the same or different for each of the n repeating units, ie each of the n X 1 groups is independently selected from C (= 0) -0-group and -0-C (= 0) -group.
Der Index „n“, der bei der Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (la) angegeben ist, steht für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 60.000, bevorzugt aus dem Bereich von 8 bis 58.562 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 90 - 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer, entsprechend 8 - 200 Methylengruppen pro funktioneller Gruppe in (la). In einer weiter bevorzugten Ausführungsform steht n für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 18 bis 60.000, bevorzugt aus dem Bereich von 18 bis 58.562 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 50.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 90 - 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer. The index “n”, which is given for the repeating unit of the general formula (Ia), stands for an integer from the range from 8 to 60,000, preferably from the range from 8 to 58,562 - this corresponds to an M n in the range of 20,000 to 10,000,000 g / mol a percentage of 90-99.5 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 8-200 methylene groups per functional group in (la). In a further preferred embodiment, n stands for an integer from the range from 18 to 60,000, preferably from the range from 18 to 58,562 - with an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol, this corresponds to a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer.
Weiter bevorzugt steht n bei (la) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 28 bis 47.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 28 bis 46.984 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 92 - 98 mol% Methylengruppen im Polymer, entsprechend 12 - 49 Methylengruppen pro funktioneller Gruppe in (la). In einer weiter bevorzugten Ausführungsform steht n für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 70 bis 47.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 70 bis 46.984 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 50.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 92 - 98 mol% Methylengruppen im Polymer. Für Polyethylen-artige Polymere aufweisend eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (la) ist es bevorzugt, dass das zahlenmittlere Molekulargewicht im Bereich von 50.000 bis 10.000.000 g/mol liegt. More preferably, n in (Ia) stands for an integer from the range from 28 to 47,000, more preferably from the range from 28 to 46,984 - this corresponds to a percentage of with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol 92-98 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 12-49 methylene groups per functional group in (la). In a further preferred embodiment, n stands for an integer from the range from 70 to 47,000, more preferably from the range from 70 to 46,984 - this corresponds to a percentage of 92 for an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol - 98 mol% of methylene groups in the polymer. For polyethylene-like polymers having a repeating unit of the general formula (Ia), it is preferred that the number average molecular weight is in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol.
Gemäß einer alternativen, weiter bevorzugten Ausführungsform des Polyethylen-artigen Polymers weist dieses eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (Ib) According to an alternative, further preferred embodiment of the polyethylene-like polymer, this has a repeating unit of the general formula (Ib)
[-0-C(=0)-0-(CH2)a-]n [-0-C (= 0) -0- (CH2) a-] n
(Ib) auf, wobei a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist. (Ib), where a is an integer from the range 8 to 200.
Polyethylen-artige Polymere aufweisend eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel I (Ib) werden auch als „Polycarbonate“ bezeichnet. Der Index „a“ kann bei jeder der n Wiederholungseinheiten der allgemeinen Formel (Ib) gleich oder verschieden sein, d.h. bei n Wiederholungseinheiten gibt es maximal n verschiedene Werte für den Index „a“. Der Index „n“, der bei der Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (Ib) angegeben ist, steht für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 60.000, bevorzugt aus dem Bereich von 8 bis 53.546 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 90 - 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer, entsprechend 8 - 200 Methylengruppen pro funktioneller Gruppe in (Ib). Weiter bevorzugt steht n bei (Ib) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 28 bis 47.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 28 bis 43.698 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 92 - 98 mol% Methylengruppen, entsprechend 12 - 49 Methylengruppen pro funktioneller Gruppe in (Ib). Für Polyethylen-artige Polymere aufweisend eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (Ib) ist es bevorzugt, dass das zahlenmittlere Molekulargewicht im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol liegt. Polyethylene-like polymers having a repeating unit of the general formula I (Ib) are also referred to as “polycarbonates”. The index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (Ib), ie with n repeating units there is a maximum of n different values for the index “a”. The index “n”, which is given for the repeating unit of the general formula (Ib), stands for a whole Number from the range from 8 to 60,000, preferably from the range from 8 to 53,546 - with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol, this corresponds to a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 8 - 200 methylene groups per functional group in (Ib). More preferably, n in (Ib) stands for an integer from the range from 28 to 47,000, more preferably from the range from 28 to 43,698 - with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 92-98 mol% methylene groups, corresponding to 12-49 methylene groups per functional group in (Ib). For polyethylene-like polymers having a repeating unit of the general formula (Ib) it is preferred that the number average molecular weight is in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol.
2. Aspekt - Solvolyse-Verfahren 2nd aspect - solvolysis process
Gemäß eines zweiten Aspektes betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) According to a second aspect, the present invention relates to a process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III)
Y1-(CH2)C-Y2 Y 1 - (CH 2 ) CY 2
(II) wobei Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus R-0-C(=0)-Gruppe bzw. -C(=0)-0-R-Gruppe und OH-Gruppe, wobei R ein Wasserstoffatom oder eine C1-C10- Alkylgruppe, bevorzugt ein Wasserstoffatom oder eine C1-C5-Alkylgruppe, weiter bevorzugt ein Wasserstoffatom oder eine C1- oder C2-Alkyl gruppe, ist; wobei die Reste Y1, Y2 bevorzugt jeweils gleich sind, und der Index c eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist, (II) where Y 1 and Y 2 are each independently selected from R-0-C (= 0) group or -C (= 0) -0-R group and OH group, where R is a hydrogen atom or a C1-C10-alkyl group, preferably a hydrogen atom or a C1-C5-alkyl group, more preferably a hydrogen atom or a C1- or C2-alkyl group; where the radicals Y 1 , Y 2 are preferably each the same, and the index c is an integer from the range 8 to 200,
Y1-[(CH2)a-X-]m-Y2 Y 1 - [(CH 2 ) aX-] mY 2
(III) wobei Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus R-0-C(=0)-0- Gruppe bzw. -0-C(=0)-0-R-Gruppe, R-0-C(=0)-Gruppe bzw. -C(=0)-0-R-Gruppe und OH-Gruppe, wobei R ein Wasserstoffatom oder eine C1-C10-Alkylgruppe, bevorzugt ein Wasserstoffatom oder eine C1-C5-Alkylgruppe, weiter bevorzugt ein Wasserstoffatom oder eine C1- oder C2- Alkylgruppe, ist; X aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und -0-C(=0)-0-Gruppe ausgewählt ist, wobei X in der letzten Wiederholungseinheit von Formel (III), d.h. beim Übergang zu Y2, nicht vorhanden ist; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist; und der Index m eine ganze Zahl aus dem Bereich von 2 bis 40 ist; wobei das Verfahren umfasst: i) Erzeugen einer alkoholischen und/oder wässrigen Mischung eines Polyethylen-artigen Polymers umfassend Methylengruppen und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus 0-C(=0)-Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe; ii) Erhitzen der gemäß i) bereitgestellten Mischung, bevorzugt unter autogenem Druck, auf eine Temperatur im Bereich von 20 bis 400 °C, bevorzugt 60 bis 250 °C, weiter bevorzugt 80 bis 180 °C; iii) Abtrennen der Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomere der allgemeinen Formel (III) aus bzw. von der gemäß ii) erhaltenen alkoholischen und/oder wässrigen Mischung. (III) where Y 1 and Y 2 are each independently selected from R-0-C (= 0) -0- group and -0-C (= 0) -0-R- group, R-0-C (= 0) group or -C (= 0) -0-R group and OH group, where R is a hydrogen atom or a C1-C10-alkyl group, preferably a hydrogen atom or a C1-C5-alkyl group, more preferably is a hydrogen atom or a C1 or C2 alkyl group; X is selected from the C (= 0) -0 group or -0-C (= 0) group and -0-C (= 0) -0 group, where X is in the last repeating unit of formula (III) , ie when transitioning to Y 2 , does not exist; a is an integer from the range 8 to 200; and the subscript m is an integer from the range 2 to 40; wherein the method comprises: i) producing an alcoholic and / or aqueous mixture of a polyethylene-like polymer comprising methylene groups and at least one functional group selected from 0-C (= 0) group and 0-C (= 0) -0 group ; ii) heating the mixture provided according to i), preferably under autogenous pressure, to a temperature in the range from 20 to 400 ° C., preferably from 60 to 250 ° C., more preferably from 80 to 180 ° C .; iii) Separating the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) from or from the alcoholic and / or aqueous mixture obtained according to ii).
Der Index „a“ kann bei jeder der m Wiederholungseinheiten der allgemeinen Formel (III) gleich oder verschieden sein, d.h. bei m Wiederholungseinheiten gibt es maximal m verschiedene Werte für den Index „a“. „X“ kann bei jeder der n Wiederholungseinheiten gleich oder verschieden sein, d.h. jede der m X-Gruppen ist unabhängig ausgewählt aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)- Gruppe und-0-C(=0)-0-Gruppe. The index "a" can be the same or different for each of the m repeating units of the general formula (III), i.e. with m repeating units there are a maximum of m different values for the index "a". "X" can be the same or different for each of the n repeating units, ie each of the m X groups is independently selected from C (= 0) -0 group or -0-C (= 0) group and -0- C (= 0) -0 group.
X ist in den Oligomeren der allgemeinen Formel (III) nicht bei der letzten Wiederholungseinheit vorhanden. Dies bedeutet exemplarisch für m = 2 den folgenden Aufbau eines Oligomers der allgemeinen Formel (III): X is not present in the last repeating unit in the oligomers of the general formula (III). This means, for example for m = 2, the following structure of an oligomer of the general formula (III):
Y1-[(CH2)a-X-]-[(CH2)a-]-Y2 Y 1 - [(CH 2 ) aX -] - [(CH 2 ) a -] - Y 2
Der Aufbau für Oligomere der allgemeinen Formel (III) mit m im Bereich von 3 bis 40 ist analog. The structure for oligomers of the general formula (III) with m in the range from 3 to 40 is analogous.
Das voranstehend beschriebene Verfahren wird auch als „Solvolyse-Verfahren“ bezeichnet. Wie eingangs beschrieben weisen viele bekannte Recycling-Verfahren diverse Nachteile auf: Bei einem chemischen Recycling ist oft nachteilig, dass die Rückgewinnung der eingesetzten Monomere aus dem Plastik nur in schlechten Ausbeuten gelingt bzw. sich durch Nebenreaktionen etc. diverse andere Abbauprodukte ergeben, die dann wieder bei einer erneuten Polymerisation stören. Weiterhin benötigt beispielsweise die Rückgewinnung von Ethen aus Polyethylen einen hohen energetischen Aufwand, da Temperaturen von ca. 700 °C erforderlich sind. The process described above is also referred to as the “solvolysis process”. As described at the beginning, many known recycling processes have various disadvantages: With chemical recycling, it is often disadvantageous that the monomers used can only be recovered from the plastic in poor yields or that various other degradation products result from side reactions, etc., which then again interfere with a renewed polymerization. Furthermore, the recovery of ethene from polyethylene, for example, requires a high level of energy expenditure, since temperatures of approx. 700 ° C are required.
Für das erfindungsgemäße Solvolyse-Verfahren konnte überraschenderweise gezeigt werden, dass eine Rückgewinnung von Monomeren und/oder Oligomeren aus dem Polyethylen-artigen Polymer bei deutlich milderen Bedingungen, u.a. Temperaturen deutlich unterhalb von 700 °C, möglich ist und dass weiterhin nur ein geringer energetischer Aufwand erforderlich ist. Flinzu kommt, dass die Monomere und/oder Oligomere in hohen Selektivitäten und in hoher Qualität erhalten werden. Selbst Farbstoffe und weitere Bestandteile, die dem Polyethylen-artigen Polymer zugesetzt sind, können unproblematisch abgetrennt werden. Abgetrennt werden können weiterhin quantitativ andere Polymere wie zum Beispiel Polyolefine, insbesondere Polypropylen bzw. Polyethylen. Diese anderen Polymere, insbesondere Polyolefine, liegen nach erfolgter Solvolysestufe (ii) neben den Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomere der allgemeinen Formel (III) unverändert in polymerer Form vor. Die Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomere der allgemeinen Formel (III) können von diesen unverändert in polymerer Form vorliegenden Stoffen auf einfachem Wege abgetrennt werden. Das erfindungsgemäße Solvolyse-Verfahren ermöglicht es, ein mehrzyklisches Recycling durchzuführen, d.h. es sind mehre Durchgänge von Polymerisation von Monomeren, Solvolyse und erneuter Polymerisation der erhaltenen Monomere und/oder Oligomere etc. möglich. In anderen Worten ist ein so genanntes „Closed-Loop Recycling“ möglich. For the solvolysis process according to the invention, it could surprisingly be shown that recovery of monomers and / or oligomers from the polyethylene-like polymer is possible under significantly milder conditions, including temperatures well below 700 ° C., and that furthermore only a low energy expenditure is required. In addition, the monomers and / or oligomers are obtained in high selectivities and in high quality. Even dyes and other constituents that are added to the polyethylene-like polymer can be separated without any problems. Other polymers such as, for example, polyolefins, in particular polypropylene or polyethylene, can also be separated quantitatively. These other polymers, in particular polyolefins, are present unchanged in polymeric form after the solvolysis stage (ii) has taken place, in addition to the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III). The monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) can be separated off in a simple way from these substances, which are present unchanged in polymeric form. The solvolysis process according to the invention enables multi-cycle recycling to be carried out, ie several rounds of polymerization of monomers, solvolysis and renewed polymerization of the monomers and / or oligomers obtained, etc. are possible. In other words, so-called “closed-loop recycling” is possible.
Der Begriff der alkoholischen und/oder wässrigen Mischung gemäß (i) umfasst Lösungen und heterogene Gemische von Alkohol und oder Wasser mit dem Polyethylen-artigen Polymer. Analog gilt für die gemäß ii) erhaltenen alkoholischen und/oder wässrigen Mischungen, dass sie Lösungen und heterogene Gemische von Alkohol und oder Wasser mit den Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) umfasst. The term alcoholic and / or aqueous mixture according to (i) includes solutions and heterogeneous mixtures of alcohol and / or water with the polyethylene-like polymer. Analogously, it applies to the alcoholic and / or aqueous mixtures obtained according to ii) that they comprise solutions and heterogeneous mixtures of alcohol and / or water with the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III).
Das für das Verfahren eingesetzte Polyethylen-artige Polymer weist ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5.000 bis 10.000.000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 10.000 bis 10.000.000 g/mol auf. In bevorzugten Ausführungsformen weist es ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol oder im Bereich von 50.000 bis 10.000.000 g/mol, auf. The polyethylene-like polymer used for the process has a number average molecular weight (M n ) in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol, preferably in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol. In preferred embodiments, it has a number average molecular weight (M n ) in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol or in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol.
Die Bestimmung von Mn erfolgt auch im Rahmen des zweiten Aspektes der Erfindung mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) gegen Polystyrol-Standards im Bereich von 400 - 5.000.000 g/mol (universelle Kalibrierung). M n is also determined in the context of the second aspect of the invention by means of gel permeation chromatography (GPC) against polystyrene standards in the range from 400-5,000,000 g / mol (universal calibration).
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin: iv) optionale Aufreinigung der gemäß iii) erhaltenen Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomere der allgemeinen Formel (III); v) Repolymerisation der gemäß iii) oder iv) erhaltenen Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomere der allgemeinen Formel (III) zu einem Polymer, bevorzugt zu einem Polyethylen-artigen Polymer. The process preferably further comprises: iv) optional purification of the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) obtained in accordance with iii); v) Repolymerization of the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) obtained according to iii) or iv) to give a polymer, preferably a polyethylene-like polymer.
Ein solches Solvolyse-Verfahren umfassend Schritt (v) stellt ein geschlossenes Recycling dar, wobei nach Schritt (v) ein Polymer vorliegt, welches einem direkt aus den passenden Monomeren erzeugten Polymer gleichwertig ist, d.h. es gibt keine Verschlechterung der mechanischen und chemischen Eigenschaften des Materials. Such a solvolysis process comprising step (v) represents closed recycling, wherein after step (v) a polymer is present which is equivalent to a polymer produced directly from the appropriate monomers, ie there is no deterioration in the mechanical and chemical properties of the material .
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) weist das Polyethylen artige Polymer umfassend Methylengruppen und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus 0-C(=0)-Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe, eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (I) auf In a preferred embodiment of the process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III), the polyethylene-like polymer comprises methylene groups and at least one functional group selected from 0-C (= 0) group and 0-C (= 0) -0 group, a repeating unit of the general formula (I)
[-X-(CH2)a-] [-X- (CH 2 ) a-]
(l), wobei (l), where
X ausgewählt ist aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)-0-Gruppe; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die allgemeine Formel (I) wie folgt: [-X-(CH2)a-]n, wobei X“ und „a“ die angegebene Bedeutung haben. X is selected from C (= 0) -0- group or -0-C (= 0) -group and-0-C (= 0) -0- group; a is an integer from 8 to 200. In a preferred embodiment, the general formula (I) is as follows: [-X- (CH 2 ) a -] n, where X ”and“ a ”have the meaning given.
Der Index „a“ kann bei jeder der n Wiederholungseinheiten der allgemeinen Formel (I) gleich oder verschieden sein, d.h. bei n Wiederholungseinheiten gibt es maximal n verschiedene Werte für den Index „a“. X“ kann bei jeder der n Wiederholungseinheiten gleich oder verschieden sein, d.h. jede der n X-Gruppen ist unabhängig ausgewählt aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)-0-Gruppe. Der Index „n“, der bei der Wiederholungseinheit der allgemeinen FormelThe index "a" can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (I), i.e. with n repeating units there is a maximum of n different values for the index "a". X ”can be the same or different for each of the n repeating units, ie each of the n X groups is independently selected from C (= 0) -0-group or -0-C (= 0) -group and-0-C (= 0) -0 group. The index “n” for the repeating unit of the general formula
(I) angegeben ist, steht für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 2 bis 60.000 (90 bis 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer bei einem Mn im Bereich von 5.000 bis 10.000.000 g/mol). Weiter bevorzugt steht n für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 4 bis 60.000 (90 bis 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer bei einem Mn im Bereich von 10.000 bis 10.000.000 g/mol), weiter bevorzugt steht n für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 60.000 (90 bis 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer bei einem Mn im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol), weiter bevorzugt steht n für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 18 bis 60.000 (90 bis 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer bei einem Mn im Bereich von 50.000 bis 10.000.000 g/mol). (I) is an integer from the range from 2 to 60,000 (90 to 99.5 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol). More preferably n stands for an integer from the range from 4 to 60,000 (90 to 99.5 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol), more preferably n stands for an integer the range from 8 to 60,000 (90 to 99.5 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol), more preferably n is an integer from the range from 18 to 60,000 (90 to 99.5 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol).
Bevorzugt steht n für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 47.000 (92 bis 98 mol% Methylengruppen im Polymer bei einem Mn im Bereich von 5.000 bis 10.000.000 g/mol), weiter bevorzugt aus dem Bereich von 14 bis 47.000 (92 bis 98 mol% Methylengruppen im Polymer bei einem Mn im Bereich von 10.000 bis 10.000.000 g/mol), weiter bevorzugt aus dem Bereich von 28 bis 47.000 (92 bis 98 mol% Methylengruppen im Polymer bei einem Mn im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol), weiter bevorzugt aus dem Bereich von 68 bis 47.000 (92 bis 98 mol% Methylengruppen im Polymer bei einem Mn im Bereich von 50.000 bis 10.000.000 g/mol). N is preferably an integer from the range from 8 to 47,000 (92 to 98 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol), more preferably from the range from 14 to 47,000 ( 92 to 98 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol), more preferably in the range from 28 to 47,000 (92 to 98 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range of 20,000 to 10,000,000 g / mol), more preferably from the range from 68 to 47,000 (92 to 98 mol% of methylene groups in the polymer with an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol).
Bevorzugt im Rahmen des Verfahrens zur Fierstellung von Monomeren der allgemeinen FormelPreferably in the context of the process for the preparation of monomers of the general formula
(II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) wie voranstehend beschrieben ist es, dass der Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe der monofunktionellen oder polyfunktionellen C1 -C10- Alkohole und deren Mischungen, wobei der Alkohol bevorzugt einen oder mehrere Alkohole der Formel R-OFI umfasst, wobei der Rest R eine C1-C10-Alkylgruppe, bevorzugt eine C1-C5- Alkylgruppe, weiter bevorzugt eine C1- oder C2-Alkylgruppe, ist; wobei der Alkohol weiter bevorzugt Methanol umfasst. (II) and / or oligomers of the general formula (III) as described above is that the alcohol is selected from the group of monofunctional or polyfunctional C1 -C10 alcohols and mixtures thereof, the alcohol preferably one or more alcohols of the formula R-OFI comprises, where the radical R is a C1-C10-alkyl group, preferably a C1-C5-alkyl group, more preferably a C1- or C2-alkyl group; wherein the alcohol more preferably comprises methanol.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Fierstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) wie voranstehend beschrieben wird für die Erzeugung der Mischung gemäß (i) Wasser verwendet. In a preferred embodiment of the process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) as described above, water is used to produce the mixture according to (i).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Fierstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) wird eine alkoholische Mischung verwendet, wobei die alkoholische Mischung des Polyethylen-artigen Polymers gemäß i) einen Wassergehalt im Bereich von 0 bis 5 Gewichts-%, bevorzugt im Bereich von 0 bis 1 Gewichts-%, weiter bevorzugt im Bereich von 0 bis 0,55 Gewichts-%, weiter bevorzugt von im Bereich von 0 bis 0,1 Gewichts-%, aufweist, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkoholischen Mischung. In a further preferred embodiment of the process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III), an alcoholic mixture is used, the alcoholic mixture of the polyethylene-like polymer according to i) having a water content in the range of 0 to 5% by weight, preferably in the range from 0 to 1% by weight, more preferably in the range from 0 to 0.55% by weight, more preferably of in the range from 0 to 0.1% by weight, based on the total weight of the alcoholic mixture.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) wie voranstehend beschrieben umfasst die alkoholische und/oder wässrige Mischung des Polyethylen-artigen Polymers gemäß i) im Bereich von 0 bis 20 Gewichts-%, bevorzugt im Bereich von 0 bis 15 Gewichts-%, weiter bevorzugt im Bereich von 0 bis 10 Gewichts-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Polyethylen-artigen Polymers, eines Katalysators, bevorzugt eines basischen Katalysators, wobei der basische Katalysator bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe der Alkalihydroxide, weiter bevorzugt mindestens KOH umfasst. In a preferred embodiment of the process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) as described above, the alcoholic and / or aqueous mixture of the polyethylene-like polymer according to i) comprises in the range from 0 to 20% by weight, preferably in the range from 0 to 15% by weight, more preferably in the range from 0 to 10% by weight, based in each case on the weight of the polyethylene-like polymer used, of a catalyst, preferably a basic catalyst, the basic catalyst is preferably selected from the group of alkali metal hydroxides, more preferably comprises at least KOH.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) wie voranstehend beschrieben erfolgt Schritt ii) bei einem Druck im Bereich von 0 bis 500 bar, bevorzugt 0,1 bis 200 bar, weiter bevorzugt 0,5 bis 100 bar, weiter bevorzugt 1 bis 20 bar. Bevorzugt erfolgt Schritt ii) in einem, bevorzugt geschlossenen, System, weiter bevorzugt in einem Autoklaven. Bevorzugt wird Schritt ii) für eine Zeitspanne im Bereich von 10 Sekunden bis 7 Tagen, bevorzugt 5 Minuten bis 24 Stunden, bevorzugt von 30 Minuten bis 2 Stunden, durchgeführt. In a preferred embodiment of the process for preparing monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) as described above, step ii) takes place at a pressure in the range from 0 to 500 bar, preferably 0.1 to 200 bar, more preferably 0.5 to 100 bar, more preferably 1 to 20 bar. Step ii) is preferably carried out in a, preferably closed, system, more preferably in an autoclave. Step ii) is preferably carried out for a period of time in the range from 10 seconds to 7 days, preferably 5 minutes to 24 hours, preferably from 30 minutes to 2 hours.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) wie voranstehend beschrieben wird nach ii) und vor iii) die gemäß ii) erhaltene alkoholische und/oder wässrige Mischung umfassend Monomere der allgemeinen Formel (II) abgekühlt, bevorzugt auf eine Temperatur im Bereich von -100 bis + 200 °C, bevorzugt -60 bis +60 °C, weiter bevorzugt -30 bis +30 °C, und/oder der Druck auf einen Wert im Bereich von 0,8 bis 1 ,2 bar reduziert wird. In a preferred embodiment of the process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) as described above, after ii) and before iii) the alcoholic and / or aqueous mixture obtained according to ii) comprising monomers is carried out of the general formula (II) cooled, preferably to a temperature in the range from -100 to + 200 ° C, preferably -60 to +60 ° C, more preferably -30 to +30 ° C, and / or the pressure to a value is reduced in the range from 0.8 to 1.2 bar.
Das Abtrennen der Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) gemäß iii) erfolgt bevorzugt mittels einer oder mehrerer Verfahren aus der Gruppe bestehend aus Fällung, bevorzugt mittels Fällungsreagentien, Filtration, Kristallisation, Zentrifugation, Destillation, Eindampfen und Chromatographie. The separation of the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) according to iii) is preferably carried out by means of one or more processes from the group consisting of precipitation, preferably by means of precipitation reagents, filtration, crystallization, centrifugation, distillation, evaporation and chromatography.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) wie voranstehend beschrieben weist das Polyethylen-artige Polymer eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (la) In a preferred embodiment of the process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) as described above, the polyethylene-like polymer has a repeating unit of the general formula (Ia)
[X1-(CH2)a-]n [X 1 - (CH 2 ) a-] n
(la) auf, wobei (la) on, where
X1 ausgewählt ist aus C(=0)-0-Gruppe und -0-C(=0)-Gruppe; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist. Polyethylen-artige Polymere, welche eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (la) aufweisen, werden auch als „Polyester“ bezeichnet. Der Index „a“ kann bei jeder der n Wiederholungseinheiten der allgemeinen Formel (la) gleich oder verschieden sein, d.h. bei n Wiederholungseinheiten gibt es maximal n verschiedene Werte für den Index „a“. „X1“ kann bei jeder der n Wiederholungseinheiten gleich oder verschieden sein, d.h. jede der n X1-Gruppen ist unabhängig ausgewählt aus C(=0)-0-Gruppe und -0-C(=0)-Gruppe. Der Index „n“, der bei der Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (la) angegeben ist, steht für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 60.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 2 bis 58.562 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 5.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 90 - 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer. Weiter bevorzugt ist n bei (la) eine ganze Zahl aus dem Bereich von 4 bis 60.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 4 bis 58.562 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 10.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 90 - 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer. Weiter bevorzugt steht n bei (la)für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 60.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 8 bis 58.562 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 90 - 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer, entsprechend 8 - 200 Methylengruppen pro funktioneller Gruppe in (la). In einer weiter bevorzugten Ausführungsform steht n bei (la) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 18 bis 60.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 18 bis 58.562 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 50.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 90 - 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer. X 1 is selected from C (= 0) -0- group and -0-C (= 0) -group; a is an integer from 8 to 200. Polyethylene-like polymers which have a repeating unit of the general formula (Ia) are also referred to as “polyesters”. The index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (Ia), ie with n repeating units there is a maximum of n different values for the index “a”. “X 1 ” can be the same or different for each of the n repeating units, ie each of the n X 1 groups is independently selected from C (= 0) -0-group and -0-C (= 0) -group. The index “n”, which is given for the repeating unit of the general formula (Ia), stands for an integer from the range from 8 to 60,000, more preferably from the range from 2 to 58,562 - this corresponds to an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer. More preferably, n in (Ia) is an integer from the range from 4 to 60,000, more preferably from the range from 4 to 58,562 - this corresponds to a percentage of 90 for an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol - 99.5 mol% methylene groups in the polymer. More preferably, n in (Ia) stands for an integer from the range from 8 to 60,000, more preferably from the range from 8 to 58,562 - this corresponds to a percentage of with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol 90-99.5 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 8-200 methylene groups per functional group in (la). In a further preferred embodiment, n in (Ia) stands for an integer from the range from 18 to 60,000, more preferably from the range from 18 to 58,562 - this corresponds to an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol a percentage of 90-99.5 mol% methylene groups in the polymer.
Bevorzugt steht n bei (la) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 47.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 8 bis 46.984 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 5.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 92 - 98 mol% Methylengruppen im Polymer. Weiter bevorzugt steht n bei (la) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 14 bis 47.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 14 bis 46.984 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 10.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 92 - 98 mol% Methylengruppen im Polymer. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform steht n bei (la) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 28 bis 47.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 28 bis 46.984 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 92 - 98 mol% Methylengruppen im Polymer, entsprechend 12 - 49 Methylengruppen pro funktioneller Gruppe in (la). In einer weiter bevorzugten Ausführungsform steht n bei (la) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 70 bis 47.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 70 bis 46.984 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 50.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 92 - 98 mol% Methylengruppen im Polymer. In (Ia), n is preferably an integer from the range from 8 to 47,000, more preferably from the range from 8 to 46,984 - this corresponds to a percentage of 92 for an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol - 98 mol% of methylene groups in the polymer. More preferably, n in (Ia) stands for an integer from the range from 14 to 47,000, more preferably from the range from 14 to 46,984 - with an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 92 - 98 mol% methylene groups in the polymer. In a further preferred embodiment, n in (Ia) stands for an integer from the range from 28 to 47,000, more preferably from the range from 28 to 46,984 - this corresponds to an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol a percentage of 92-98 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 12-49 methylene groups per functional group in (la). In a further preferred embodiment, n in (Ia) stands for an integer from the range from 70 to 47,000, more preferably from the range from 70 to 46,984 - this corresponds to an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol a percentage of 92-98 mol% methylene groups in the polymer.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Fierstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) wie voranstehend beschrieben weist das Polyethylen-artige Polymer eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (Ib) In a particularly preferred embodiment of the process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) as described above, the polyethylene-like polymer has a repeating unit of the general formula (Ib)
[-0-C(=0)-0-(CH2)a-]n (lb) auf, wobei a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist. [-0-C (= 0) -0- (CH2) a-] n (lb), where a is an integer from 8 to 200.
Polyethylen-artige Polymere, welche eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (lb) aufweisen, werden auch als „Polycarbonate“ bezeichnet. Der Index „a“ kann bei jeder der n Wiederholungseinheiten der allgemeinen Formel (lb) gleich oder verschieden sein, d.h. bei n Wiederholungseinheiten gibt es maximal n verschiedene Werte für den Index „a“. Der Index „n“, der bei der Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (lb) angegeben ist, steht für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 2 bis 60.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 2 bis 56.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 2 bis 53.546 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 5.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 90 - 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer. Weiter bevorzugt steht n bei (lb) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 4 bis 60.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 4 bis 53.546 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 10.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 90 - 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer. Weiter bevorzugt steht n bei (lb) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 60.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 8 bis 53.546 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 90 - 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer, entsprechende - 200 Methylengruppen pro funktioneller Gruppe in (lb). Weiter bevorzugt steht n bei (lb) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 18 bis 60.000, weiterbevorzugtaus dem Bereich von 18 bis 53.546 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 50.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 90 - 99.5 mol% Methylengruppen im Polymer. Polyethylene-like polymers which have a repeating unit of the general formula (Ib) are also referred to as “polycarbonates”. The index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (lb), ie with n repeating units there is a maximum of n different values for the index “a”. The index “n”, which is given for the repeating unit of the general formula (lb), stands for an integer from the range from 2 to 60,000, more preferably from the range from 2 to 56,000, more preferably from the range from 2 to 53,546 - with an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol, this corresponds to a percentage of 90-99.5 mol% methylene groups in the polymer. More preferably, n in (lb) stands for an integer from the range from 4 to 60,000, more preferably from the range from 4 to 53,546 - with an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer. More preferably, n in (lb) stands for an integer from the range from 8 to 60,000, more preferably from the range from 8 to 53,546 - with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer, corresponding - 200 methylene groups per functional group in (lb). More preferably, n in (lb) stands for an integer from the range from 18 to 60,000, more preferably from the range from 18 to 53,546 - with an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 90 - 99.5 mol% methylene groups in the polymer.
Bevorzugt steht n bei (lb) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 47.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 8 bis 43.698 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 5.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 92 - 98 mol% Methylengruppen im Polymer. Weiter bevorzugt steht n bei (lb) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 14 bis 47.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 14 bis 43.698 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 10.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 92 - 98 mol% Methylengruppen im Polymer. Weiter bevorzugt steht n bei (lb) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 28 bis 47.000, weiter bevorzugt aus dem Bereich von 28 bis 43.698 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 92 - 98 mol% Methylengruppen im Polymer, entsprechend 12 - 49 Methylengruppen pro funktioneller Gruppe in (lb). Weiter bevorzugt steht n bei (lb) für eine ganze Zahl aus dem Bereich von 68 bis 47.000, weiter bevorzugt dem Bereich von 68 bis 43.698 - dies entspricht bei einem Mn im Bereich von 50.000 bis 10.000.000 g/mol einem Prozentsatz von 92 - 98 mol% Methylengruppen im Polymer. In (lb), n is preferably an integer from the range from 8 to 47,000, more preferably from the range from 8 to 43,698 - this corresponds to a percentage of 92 for an M n in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol - 98 mol% of methylene groups in the polymer. More preferably, n in (lb) stands for an integer from the range from 14 to 47,000, more preferably from the range from 14 to 43,698 - with an M n in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 92 - 98 mol% methylene groups in the polymer. More preferably, n in (lb) stands for an integer from the range from 28 to 47,000, more preferably from the range from 28 to 43,698 - with an M n in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol this corresponds to a percentage of 92-98 mol% methylene groups in the polymer, corresponding to 12-49 methylene groups per functional group in (lb). More preferably, n in (lb) stands for an integer from the range from 68 to 47,000, more preferably from the range from 68 to 43,698 - this corresponds to a percentage of 92 for an M n in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol - 98 mol% of methylene groups in the polymer.
Bevorzugt umfasst die in ii) erhaltene alkoholische und/oder wässrige Mischung umfassend Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomere der allgemeinen Formel (III) weiterhin Monomere der allgemeinen Formel (IV) The alcoholic and / or aqueous mixture obtained in ii) preferably comprises monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) furthermore monomers of the general formula (IV)
R1-0-C(=0)-0-R2 R 1 -0-C (= 0) -0-R 2
(iv) , wobei (iv) , whereby
R1, R2 jeweils eine C1-C10-Alkylgruppe, bevorzugt eine C1-C5-Alkylgruppe, weiter bevorzugt eine C1- oder C2-Alkyl gruppe, sind; wobei die Monomere der allgemeinen Formel (IV) bevorzugt in iii) zusammen mit den Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) aus der gemäß ii) erhaltenen alkoholischen und/oder wässrigen Mischung abgetrennt werden. R 1 , R 2 are each a C1-C10-alkyl group, preferably a C1-C5-alkyl group, more preferably a C1- or C2-alkyl group; where the monomers of the general formula (IV) are preferably separated off in iii) together with the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) from the alcoholic and / or aqueous mixture obtained according to ii).
Bevorzugt werden die Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder die Oligomere der allgemeinen Formel (III) in einer Ausbeute von > 90 Mol-%, bevorzugt von > 92 Mol-%, weiter bevorzugt von > 94 Mol-%, weiter bevorzugt von > 96 Mol-%, bezogen auf das eingesetzte Polyethylen-artige Polymer, erhalten. The monomers of the general formula (II) and / or the oligomers of the general formula (III) in a yield of> 90 mol%, preferably> 92 mol%, more preferably> 94 mol%, are more preferred of> 96 mol%, based on the polyethylene-like polymer used.
3. Aspekt - Zusammensetzung 3rd aspect - composition
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Zusammensetzung umfassend ein Monomer der allgemeinen Formel (II) und/oder ein Oligomer der allgemeinen Formel (III) A third aspect of the invention relates to a composition comprising a monomer of the general formula (II) and / or an oligomer of the general formula (III)
Y1-(CH2)C-Y2 Y 1 - (CH 2 ) C -Y 2
(II) wobei Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus R-0-C(=0)-Gruppe bzw. -C(=0)-0-R-Gruppe und OFI-Gruppe, wobei R ein Wasserstoffatom oder eine C1-C10- Alkylgruppe, bevorzugt ein Wasserstoffatom oder eine C1-C5-Alkylgruppe, weiter bevorzugt ein Wasserstoffatom oder eine C1- oder C2-Alkylgruppe, ist; und der Index c eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist, (II) where Y 1 and Y 2 are each independently selected from R-0-C (= 0) group or -C (= 0) -0-R group and OFI group, where R is a hydrogen atom or a C1-C10-alkyl group, preferably a hydrogen atom or a C1-C5-alkyl group, more preferably a hydrogen atom or a C1- or C2-alkyl group; and the index c is an integer from the range 8 to 200,
Y1-[(CH2)a-X-]m-Y2 Y 1 - [(CH 2 ) a -X-] mY 2
(III) (III)
, wobei , whereby
Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus R-0-C(=0)-0-Gruppe bzw. -O- C(=0)-0-R-Gruppe, R-0-C(=0)-Gruppe bzw. -C(=0)-0-R-Gruppe und OFI-Gruppe, wobei R ein Wasserstoffatom oder eine C1-C10-Alkylgruppe, bevorzugt ein Wasserstoffatom oder eine C1- C5-Alkylgruppe, weiter bevorzugt ein Wasserstoffatom oder eine C1- oder C2-Alkyl gruppe, ist; X aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)-0-Gruppe ausgewählt ist, wobei X in der letzten Wiederholungseinheit von Formel (III), d.h. beim Übergang zu Y2, nicht vorhanden ist; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist; und der Index m eine ganze Zahl aus dem Bereich von 2 bis 40 ist; erhalten oder erhältlich nach dem Verfahren des 2. Aspektes. Wie bereits beim 2. Aspekt beschrieben, kann der Index „a“ bei jeder der n Wiederholungseinheiten der allgemeinen Formel (III) gleich oder verschieden sein, d.h. bei m Wiederholungseinheiten gibt es maximal n verschiedene Werte für den Index „a“. Ebenso kann „X“ bei jeder der m Wiederholungseinheiten gleich oder verschieden sein, d.h. jede der n X-Gruppen ist unabhängig ausgewählt aus C(=0)- O-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)-0-Gruppe. X ist in den Oligomeren der allgemeinen Formel (III) nicht bei der letzten Wiederholungseinheit vorhanden. Dies bedeutet exemplarisch für m = 2 den folgenden Aufbau eines Oligomers der allgemeinen Formel (III): Y 1 and Y 2 are each independently selected from R-0-C (= 0) -0-group or -O- C (= 0) -0-R-group, R-0-C (= 0) -Group or -C (= 0) -0-R group and OFI group, where R is a hydrogen atom or a C1-C10-alkyl group, preferably a hydrogen atom or a C1-C5-alkyl group, more preferably a hydrogen atom or a C1- or C2-alkyl group; X is selected from the C (= 0) -0 group or -0-C (= 0) group and-0-C (= 0) -0 group, where X is in the last repeating unit of formula (III) , ie when transitioning to Y 2 , does not exist; a is an integer from the range 8 to 200; and the subscript m is an integer from the range 2 to 40; obtained or obtainable by the process of the 2nd aspect. As already described in the 2nd aspect, the index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (III), ie with m repeating units there is a maximum of n different values for the index "a". Likewise, “X” can be the same or different for each of the m repeating units, ie each of the n X groups is independently selected from C (= 0) -O-group or -0-C (= 0) -group and -0 -C (= 0) -0- group. X is not present in the last repeating unit in the oligomers of the general formula (III). This means, for example for m = 2, the following structure of an oligomer of the general formula (III):
Y1-[(CH2)a-X-]-[(CH2)a-]-Y2 Y 1 - [(CH 2 ) aX -] - [(CH 2 ) a -] - Y 2
Der Aufbau für Oligomere der allgemeinen Formel (III) mit m im Bereich von 3 bis 40 ist analog. Bevorzugt umfasst die Zusammensetzung weiterhin ein Monomer der allgemeinen Formel (IV) R1-0-C(=0)-0-R2 The structure for oligomers of the general formula (III) with m in the range from 3 to 40 is analogous. The composition preferably further comprises a monomer of the general formula (IV) R 1 -0-C (= 0) -0-R 2
(iv) (iv)
, wobei R1, R2 jeweils eine C1-C10-Alkylgruppe, bevorzugt eine C1-C5-Alkylgruppe, weiter bevorzugt eine C1- oder C2-Alkylgruppe, sind. , where R 1 , R 2 are each a C1-C10-alkyl group, preferably a C1-C5-alkyl group, more preferably a C1- or C2-alkyl group.
4. Aspekt - Verwendung für Re-Polymerisation 4th aspect - use for re-polymerization
Gemäß eines vierten Aspektes betrifft die Erfindung die Verwendung der Zusammensetzung des dritten Aspektes zur Herstellung von Polymeren, insbesondere Polyethylen-artigen Polymeren umfassend Methylengruppen und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus 0-C(=0)- Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe, wobei bevorzugt 90 bis 99,5 Mol-%, weiter bevorzugt 92 bis 98 Mol-%, des Polyethylen-artigen Polymers aus Methyleneinheiten (CH2) bestehen. According to a fourth aspect, the invention relates to the use of the composition of the third aspect for the production of polymers, in particular polyethylene-like polymers comprising methylene groups and at least one functional group selected from 0-C (= 0) group and 0-C (= 0) -0 group, preferably 90 to 99.5 mol%, more preferably 92 to 98 mol%, of the polyethylene-like polymer consisting of methylene units (CH2).
Bevorzugt bezüglich der Verwendung weist das Polyethylen-artige Polymer eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (I) With regard to the use, the polyethylene-like polymer preferably has a repeating unit of the general formula (I)
[-X-(CH2)a-j [-X- (CH 2 ) a -j
(I) auf, wobei (I) on, where
X ausgewählt ist aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)-0-Gruppe; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die allgemeine Formel (I) wie folgt: [-X-(CH2)a-]n, wobei X“ und „a“ die angegebene Bedeutung haben. Wie bereits beim 2. Aspekt beschrieben, kann der Index „a“ bei jeder der n Wiederholungseinheiten der allgemeinen Formel (III) gleich oder verschieden sein, d.h. bei n Wiederholungseinheiten gibt es maximal n verschiedene Werte für den Index „a“. Ebenso kann ,X“ bei jeder der n Wiederholungseinheiten gleich oder verschieden sein, d.h. jede der n X- Gruppen ist unabhängig ausgewählt aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)- O-Gruppe. Das eingesetzte, bevorzugt Polyethylen-artige, Polymer weist ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5.000 bis 10.000.000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 10.000 bis 10.000.000 g/mol auf. In bevorzugten Ausführungsformen weist es ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol oder im Bereich von 50.000 bis 10.000.000 g/mol, auf. Die Bestimmung von Mn erfolgt mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) gegen Polystyrol-Standards im Bereich von 400 - 5.000.000 g/mol (universelle Kalibrierung). Details bezüglich des, bevorzugt Polyethylen-artigen, Polymers sind wie oben zum 2. Aspekt der Erfindung beschrieben; entsprechend wird hier auf alle zum 2. Aspekt der Erfindung beschriebenen Details zum Polymer Bezug genommen. X is selected from C (= 0) -0- group or -0-C (= 0) -group and-0-C (= 0) -0- group; a is an integer from 8 to 200. In a preferred embodiment, the general formula (I) is as follows: [-X- (CH 2 ) a -] n , where X ”and“ a ”have the meaning given. As already described in the 2nd aspect, the index “a” can be the same or different for each of the n repeating units of the general formula (III), ie with n repeating units there is a maximum of n different values for the index “a”. Likewise, “X” can be the same or different for each of the n repeating units, ie each of the n X groups is independently selected from C (= 0) -0-group or -0-C (= 0) -group and -0 -C (= 0) - O- group. The preferably polyethylene-like polymer used has a number average molecular weight (M n ) in the range from 5,000 to 10,000,000 g / mol, preferably in the range from 10,000 to 10,000,000 g / mol. In preferred embodiments, it has a number average molecular weight (M n ) in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol or in the range from 50,000 to 10,000,000 g / mol. M n is determined by means of gel permeation chromatography (GPC) against polystyrene standards in the range of 400-5,000,000 g / mol (universal calibration). Details regarding the, preferably polyethylene-like, polymer are as described above for the second aspect of the invention; accordingly, reference is made here to all the details relating to the polymer described in relation to the second aspect of the invention.
5. Aspekt - Verfahren zum Herstellen eines Fertigteils mittels Urformen 5th aspect - method for producing a prefabricated part by means of primary molding
Die Erfindung betrifft gemäß einem fünften Aspekt ein Verfahren zum Herstellen eines Fertigteils. Das Fertigteil kann ein Bauteil einer Vorrichtung, wie beispielsweise ein Bauteil einer Maschine sein. Beispielsweise ist das Fertigteil ein Zahnrad. Das Verfahren umfasst Bereitstellen eines Materials, das ein Polyethylen-artiges Polymer aufweist. Das Polyethylen-artige Polymer umfasst Methylengruppen (CH2) und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus 0-C(=0)- Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe. Details bezüglich des, bevorzugt Polyethylen-artigen, Polymers sind wie oben zum 2. Aspekt der Erfindung beschrieben. Entsprechend wird hier auf alle zum 2. Aspekt der Erfindung beschriebene Details zum Polymer Bezug genommen. Das Fertigteil wird durch Urformen des so bereitgestellten Materials hergestellt. According to a fifth aspect, the invention relates to a method for producing a finished part. The finished part can be a component of a device, such as, for example, a component of a machine. For example, the finished part is a gear. The method includes providing a material comprising a polyethylene-like polymer. The polyethylene-like polymer comprises methylene groups (CH2) and at least one functional group selected from 0-C (= 0) group and 0-C (= 0) -0 group. Details relating to the, preferably polyethylene-like, polymer are as described above for the second aspect of the invention. Correspondingly, reference is made here to all the details relating to the polymer described in relation to the second aspect of the invention. The prefabricated part is produced by molding the material provided in this way.
Unter „Urformen“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Fertigungsverfahren nach DIN 8580 verstanden werden, bei dem aus einem formlosen Stoff ein fester Körper hergestellt wird, der eine geometrisch definierte Form hat. Urformen wird genutzt, um die Erstform eines festen Körpers herzustellen und den Stoffzusammenhalt zu schaffen. Zum Urformen können Ausgangsstoffe prinzipiell im flüssigen, gasförmigen, plastischen, körnigen oder pulverförmigen Zustand genutzt werden, also mit unterschiedlichem rheologischen Verhalten. In the context of the present invention, “archetypes” can in particular be understood to mean a production method according to DIN 8580, in which a solid body is produced from a shapeless material, which has a geometrically defined shape. Archetypes are used to produce the initial form of a solid body and to create the cohesion of the material. In principle, starting materials in liquid, gaseous, plastic, granular or powdery state can be used for the primary shaping, i.e. with different rheological behavior.
Insbesondere umfasst das Urformen des Materials thermisches Urformen, d.h. Urformen bei gleichzeitiger Wärmezufuhr. Grundsätzlich ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Urformen mindestens ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Spritzgießen, Extrudieren, Kalandrieren, Rotationsformen, Spritzblasformen. In particular, the primary shaping of the material includes thermal primary shaping, i.e. primary shaping with simultaneous supply of heat. In principle, in the context of the present invention, the primary molding is at least one method selected from the group consisting of: injection molding, extrusion, calendering, rotational molding, injection blow molding.
Es wird explizit betont, dass mittels dieses Verfahrens jedes Fertigteil herstellbar ist, das mittels Urformen des beschriebenen Materials herstellbar ist. It is explicitly emphasized that this method can be used to produce any finished part that can be produced by means of primary molding of the material described.
6. Aspekt - Verfahren zum Herstellen eines Fertigteils mittels additiver Fertigung 6th aspect - method for manufacturing a finished part by means of additive manufacturing
Die Erfindung betrifft gemäß einem sechsten Aspekt ein Verfahren zum Herstellen eines Fertigteils aus einem Material, wobei das Material ein Polyethylen-artiges Polymer aufweist. Das Polyethylen-artige Polymer umfasst Methylengruppen (CH2) und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus 0-C(=0)-Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe. Details bezüglich des, bevorzugt Polyethylen-artigen, Polymers sind wie oben zum 2. Aspekt der Erfindung beschrieben. Entsprechend wird hier auf alle zum 2. Aspekt der Erfindung beschriebene Details zum Polymer Bezug genommen. Das Fertigteil wird mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt. According to a sixth aspect, the invention relates to a method for producing a finished part from a material, the material comprising a polyethylene-like polymer. The polyethylene-like polymer comprises methylene groups (CH2) and at least one functional group selected from 0-C (= 0) group and 0-C (= 0) -0 group. Details relating to the, preferably polyethylene-like, polymer are as described above for the second aspect of the invention. Correspondingly, reference is made here to all the details relating to the polymer described in relation to the second aspect of the invention. The finished part is manufactured using an additive manufacturing process.
Unter einem „additiven Fertigungsverfahren“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Fertigungsverfahren verstanden werden, bei dem Material Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände (Werkstücke) erzeugt werden. Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen. Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Obwohl es sich oft um ein formendes Verfahren handelt, sind für ein konkretes Erzeugnis keine speziellen Werkzeuge wie zum Beispiel Gussformen erforderlich, die die jeweilige Geometrie des Werkstückes gespeichert haben. Das additive Fertigungsverfahren ist bevorzugt 3-D-Drucken. In the context of the present invention, an “additive manufacturing process” can in particular be understood to mean a manufacturing process in which the material is applied layer by layer and thus three-dimensional objects (workpieces) are produced. The layer-by-layer structure is computer-controlled from one or more liquid or solid materials according to specified dimensions and shapes. When building, find physical or chemical hardening or melting processes take place. Although it is often a molding process, no special tools such as casting molds are required for a specific product, which have stored the respective geometry of the workpiece. The additive manufacturing process is preferably 3-D printing.
Unter „3-D-Drucken“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Fertigungsverfahren verstanden werden, bei dem Material Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände (Werkstücke) erzeugt werden. Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen. Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Flärtungs- oder Schmelzprozesse statt. Obwohl es sich oft um ein formendes Verfahren handelt, sind für ein konkretes Erzeugnis keine speziellen Werkzeuge wie zum Beispiel Gussformen erforderlich, die die jeweilige Geometrie des Werkstückes gespeichert haben. Prinzipiell kann es sich um ein Verfahren gemäß aktuellem Normentwurf DIN EN ISO/ASTM 52900:2018 handeln und somit um Freistrahl-Bindemittelauftrag, Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung, Materialextrusion, Freistrahl-Materialauftrag, pulverbettbasiertes Schmelzen, Schichtlaminierung oder badbasierte Photopolymerisation. In the context of the present invention, “3-D printing” can be understood to mean, in particular, a manufacturing method in which the material is applied layer by layer and three-dimensional objects (workpieces) are produced in this way. The layer-by-layer structure is computer-controlled from one or more liquid or solid materials according to specified dimensions and shapes. Physical or chemical hardening or melting processes take place during construction. Although it is often a molding process, no special tools such as casting molds are required for a specific product, which have saved the respective geometry of the workpiece. In principle, it can be a process in accordance with the current draft standard DIN EN ISO / ASTM 52900: 2018 and thus free-jet binder application, material application with directed energy input, material extrusion, free-jet material application, powder bed-based melting, layer lamination or bath-based photopolymerization.
Bei dem Verfahren wird das Material als Filament bereitgestellt. In the process, the material is provided as a filament.
Unter „Filament“ können im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere thermoplastische Kunststoffe aus dem zuvor beschriebenen Material verstanden werden, die in Drahtform insbesondere auf Rollen konfektioniert im FDM/FFF-Verfahren (FDM - Fused Deposition Modeling; FFF - Fused Filament Fabrication) zum Einsatz kommen. In the context of the present invention, “filament” can be understood to mean in particular thermoplastic plastics made from the material described above, which are used in wire form, especially made up on rolls, in the FDM / FFF process (FDM - Fused Deposition Modeling; FFF - Fused Filament Fabrication) .
BEISPIELE EXAMPLES
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen erläutert, ohne sie auf diese zu beschränken. The invention is illustrated below with the aid of examples, without being restricted to these.
Beispiel 1 - Synthese von Polycarbonat-18 Example 1 - Synthesis of Polycarbonate-18
In einer typischen Polykondensationsreaktion zur Fierstellung von PC-18, wurde ein mit 1 ,18- Octadecandiol (1 Equiv.) und einem Magnetrührer befülltes Dreihals-Schlenkrohr mittels Silikon- Septum verschlossen und für mindestens 1 Std. bei 60 °C unter Vakuum getrocknet. Im Anschluss an das Spülen des Aufbaus mit Stickstoff, wurde eine Kondensationsbrücke mit Rundkolben und Blasenzähler an das Schlenkrohr angebracht. Im Stickstoff-Gegenstrom wurde Diethylcarbonat (2,5 Equiv.) zugegeben und die Reaktionsmischung wurde auf 120 °C (Rühren bei 500 U/min) erhitzt bis sich ein homogenes Gemisch gebildet hatte. Im nächsten Schritt wurde eine Suspension von LiFH (0,7 mol%) in Diethylcarbonat zugegeben. Nach ca. 15 - 45 min. begann das Auskondensieren von Ethanol über die Kondensationsbrücke. Die Reaktionsbedingungen wurden gehalten, bis sich kein Kondensat mehr bildete. Im nächsten Schritt wurde der Blasenzähler an der Kondensationsbrücke durch eine Membranpumpe ersetzt und die Oligomerisierungsreaktion wurde bei 180 °C unter Unterdrück (900 mbar bis 10 mbar) fortgesetzt. Im Anschluss an die Oligomerisierung wurde der Aufbau mit Stickstoff gespült, die Kondensationsbrücke durch einen Glasstopfen ersetzt und Hochvakuum (~ 1-5 x 102mbar) über die Schlenkline angelegt. Auf Grund der zu diesem Zeitpunkt der Reaktion bereits erreichten hohen Viskosität der Polymerschmelze wurde der Magnetrührer abgeschaltet. Die Polykondensationsreaktion wurde fortgeführt bis die Polymerschmelze auf Grund der hohen Viskosität nicht mehr fließfähig war. Um das entstandene Polymer in Lösung zu bringen, wurde im nächsten Schritt Xylol im Stickstoffgegenstrom bei 120 °C zugegeben. Nachdem die Polymerschmelze mit einem Spatel gelockert wurde, wurde der Magnetrührer wieder eingeschaltet. Nach ca. 30 - 60 min. hatte sich eine homogene Lösung des Polymers gebildet, welche in kaltem Propan-2-ol ausgefällt wurde. Der gefällte Feststoff wurde wiederholt in Propan- 2-ol gewaschen und schließlich über Nacht im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Die Ausbeute betrug typischerweise über 95 mol% PC-18 bzgl. des eingesetzten 1 ,18-Octadecandiols. Das Polymer wurde durch 1H- und 13C-NMR Spektroskopie, IR Spektroskopie, Gelpermeationschromatographie und Zug-Dehn-Experiment charakterisiert. Die mechanischen Eigenschaften des Polymers waren im typischen Bereich polyethylenartiger Materialien mit einer Bruchdehnung von 200 - 400% bei einem Elastizitätsmodul von 500 bis 1000 MPa. Das Polymer wies ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von 88 kg/mol auf. In a typical polycondensation reaction for the production of PC-18, a three-neck Schlenk tube filled with 1, 18-octadecanediol (1 equiv.) And a magnetic stirrer was closed with a silicone septum and dried under vacuum for at least 1 hour at 60 ° C. After flushing the structure with nitrogen, a condensation bridge with round bottom flask and bubble counter was attached to the Schlenk tube. Diethyl carbonate (2.5 equiv.) Was added in a nitrogen countercurrent and the reaction mixture was heated to 120 ° C. (stirring at 500 rpm) until a homogeneous mixture had formed. In the next step, a suspension of LiFH (0.7 mol%) in diethyl carbonate was added. After about 15-45 minutes, the ethanol began to condense out over the condensation bridge. The reaction conditions were maintained until condensate no longer formed. In the next step, the bubble counter on the condensation bridge was replaced by a membrane pump and the The oligomerization reaction was continued at 180 ° C. under reduced pressure (900 mbar to 10 mbar). Following the oligomerization, the structure was flushed with nitrogen, the condensation bridge was replaced by a glass stopper and a high vacuum (~ 1-5 x 10 2 mbar) was applied via the Schlenk line. The magnetic stirrer was switched off due to the high viscosity of the polymer melt already reached at this point in the reaction. The polycondensation reaction was continued until the polymer melt was no longer flowable due to the high viscosity. In order to bring the resulting polymer into solution, xylene was added in a nitrogen countercurrent at 120 ° C. in the next step. After the polymer melt had been loosened with a spatula, the magnetic stirrer was switched on again. After about 30-60 minutes, a homogeneous solution of the polymer had formed, which was precipitated in cold propan-2-ol. The precipitated solid was washed repeatedly in propan-2-ol and finally dried overnight in a vacuum drying cabinet. The yield was typically over 95 mol% PC-18 based on the 1,18-octadecanediol used. The polymer was characterized by 1 H and 13 C-NMR spectroscopy, IR spectroscopy, gel permeation chromatography and a tensile strain experiment. The mechanical properties of the polymer were in the typical range of polyethylene-like materials with an elongation at break of 200-400% with a modulus of elasticity of 500 to 1000 MPa. The polymer had a number average molecular weight (M n ) of 88 kg / mol.
Beispiel 2 - Synthese von Polycarbonat-48 Example 2 - Synthesis of Polycarbonate-48
PC-48 wurde analog zur beschriebenen Herstellung von PC-18 gemäß Beispiel 1 aus 1 ,48- Octadecandiol synthetisiert, wobei 1 ,48-Octadecandiol mittels eines anderweitig publizierten katalytischen Prozesses aus Erucasäure hergestellt wurde. 1 ,48-Octadecandiol (10,0 g) wurden in einem Dreihals-Schlenkrohr mit Magnetrührer bei 100 °C getrocknet und anschließend mit Diethylcarbonat (8,5 ml, 5 Equiv.) und LiH (1 ,1 mg, 1 mol%) versetzt. Die Reaktionsmischung wurde analog zur Synthese von PC-18 oligomerisiert und im Anschluss bei 180 °C für 72 h polymerisiert um eine zur Schmelze von PC-18 vergleichbare Viskosität zu erreichen. Das entstandene Polymer wurde schließlich portionsweise in Xylol gelöst und in kaltem Propan-2-ol ausgefällt. Der gefällte Feststoff konnte mittels Filtration in quantitativer Ausbeute gewonnen werden (10,19 g, 98 %). Das Polymer wurde durch 1H- und 13C-NMR Spektroskopie, IR Spektroskopie und Gelpermeationschromatographie charakterisiert. Das Polymer wies ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von 40 kg/mol auf. PC-48 was synthesized from 1,48-octadecanediol analogously to the described production of PC-18 according to Example 1, 1,48-octadecanediol being produced from erucic acid by means of a catalytic process published elsewhere. 1,48-octadecanediol (10.0 g) were dried in a three-necked Schlenk tube with a magnetic stirrer at 100 ° C and then with diethyl carbonate (8.5 ml, 5 equiv.) And LiH (1.1 mg, 1 mol%) offset. The reaction mixture was oligomerized analogously to the synthesis of PC-18 and then polymerized at 180 ° C. for 72 h in order to achieve a viscosity comparable to the melt of PC-18. The resulting polymer was finally dissolved in xylene in portions and precipitated in cold propan-2-ol. The precipitated solid could be obtained in quantitative yield by filtration (10.19 g, 98%). The polymer was characterized by 1 H and 13 C-NMR spectroscopy, IR spectroscopy and gel permeation chromatography. The polymer had a number average molecular weight (M n ) of 40 kg / mol.
Beispiel 3 - Synthese von Polyester-18,18 Example 3 - Synthesis of Polyester-18.18
In einer typischen Polykondensationsreaktion zur Herstellung von PE-18,18, wurde ein mit 1 ,18- Octadecandiol (1 Equiv.), 1 ,18-Dimethyloctadecandioat (1 Equiv.) und einem Magnetrührer befülltes Dreihals-Schlenkrohr mittels Silikon-Septum verschlossen und für mindestens 1 Std. bei 60 °C unter Vakuum getrocknet. Im Anschluss an das Spülen des Aufbaus mit Stickstoff, wurde eine Kondensationsbrücke mit Rundkolben und Blasenzähler an das Schlenkrohr angebracht. Im nächsten Schritt wurde im Stickstoff-Gegenstrom Titan(IV) butoxid (0,084 mol%) zur Reaktionsmischung zugegeben und die Temperatur wurde auf 180 °C erhöht (Rühren bei 350 U/min). Nach ca. 15 - 45 min. begann das Auskondensieren von Methanol über die Kondensationsbrücke. Die Reaktionsbedingungen wurden gehalten, bis sich kein Kondensat mehr bildete. Im nächsten Schritt wurde der Blasenzähler an der Kondensationsbrücke durch eine Membranpumpe ersetzt und die Oligomerisierungsreaktion wurde bei 180 °C unter Unterdrück (900 mbar bis 10 mbar) fortgesetzt. Im Anschluss an die Oligomerisierung wurde die Kondensationsbrücke durch einen Glasstopfen ersetzt und Hochvakuum (~ 1-5 x 102mbar) über die Schlenkline angelegt. Auf Grund der zu diesem Zeitpunkt der Reaktion bereits erreichten hohen Viskosität der Polymerschmelze wurde der Magnetrührer abgeschaltet. Die Polykondensationsreaktion wurde fortgeführt bis die Polymerschmelze auf Grund der hohen Viskosität nicht mehr fließfähig war. Um das entstandene Polymer in Lösung zu bringen, wurde im nächsten Schritt Xylol im Stickstoffgegenstrom bei 160 °C zugegeben. Nachdem die Polymerschmelze mit einem Spatel gelockert wurde, wurde der Magnetrührer wieder eingeschaltet. Nach ca. 30 - 60 min. hatte sich eine homogene Lösung des Polymers gebildet, welche in kaltem Propan-2-ol ausgefällt wurde. Der gefällte Feststoff wurde wiederholt in Aceton gewaschen und schließlich über Nacht im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Die Ausbeute betrug typischerweise über 95 mol% PE-18,18 bzgl. der Menge an eingesetztem Monomer. Das Polymer wurde durch 1H- und 13C-NMR Spektroskopie, IR Spektroskopie und Gelpermeationschromatographie charakterisiert. Die mechanischen Eigenschaften des Polykondensats lagen im typischen Bereich Polyethylen-artiger Materialien mit einer Bruchdehnung von 350 - 500 % bei einem Elastizitätsmodul von 900 bis 1100 M Pa. Das Polymer wies ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von 50 kg/mol auf. In a typical polycondensation reaction for the production of PE-18,18, a three-necked Schlenk tube filled with 1, 18-octadecanediol (1 equiv.), 1, 18-dimethyloctadecanedioate (1 equiv.) And a magnetic stirrer was closed with a silicone septum and dried for at least 1 hour at 60 ° C under vacuum. After flushing the structure with nitrogen, a condensation bridge with round bottom flask and bubble counter was attached to the Schlenk tube. In the next step, titanium (IV) butoxide (0.084 mol%) was added to the reaction mixture in a nitrogen countercurrent and the temperature was increased to 180 ° C. (stirring at 350 rpm). After about 15-45 minutes, methanol began to condense out over the Condensation bridge. The reaction conditions were maintained until condensate no longer formed. In the next step, the bubble counter on the condensation bridge was replaced by a membrane pump and the oligomerization reaction was continued at 180 ° C. under negative pressure (900 mbar to 10 mbar). Following the oligomerization, the condensation bridge was replaced by a glass stopper and a high vacuum (~ 1-5 x 10 2 mbar) was applied via the Schlenk line. Due to the high viscosity of the polymer melt already reached at this point in time of the reaction, the magnetic stirrer was switched off. The polycondensation reaction was continued until the polymer melt was no longer flowable due to the high viscosity. In order to bring the resulting polymer into solution, xylene was added in a nitrogen countercurrent at 160 ° C. in the next step. After the polymer melt had been loosened with a spatula, the magnetic stirrer was switched on again. After about 30-60 minutes, a homogeneous solution of the polymer had formed, which was precipitated in cold propan-2-ol. The precipitated solid was washed repeatedly in acetone and finally dried overnight in a vacuum drying cabinet. The yield was typically over 95 mol% of PE-18.18 based on the amount of monomer used. The polymer was characterized by 1 H and 13 C-NMR spectroscopy, IR spectroscopy and gel permeation chromatography. The mechanical properties of the polycondensate were in the typical range of polyethylene-like materials with an elongation at break of 350-500% and a modulus of elasticity of 900 to 1100 MPa. The polymer had a number average molecular weight (M n ) of 50 kg / mol.
Beispiel 4 - Extrusion von 3D Druck Filament: Experimenteller Aufbau und Verfahren Example 4 - Extrusion of 3D Printing Filament: Experimental Setup and Procedure
Zur Herstellung von 3D Druck Filament im Labormaßstab wurde eine Düse verwendet, welche an einen Labor-Compounder Xplore MC-5 angeschlossen wurde und so die Extrusion von maßgenauem Filament der beschriebenen Polykondensate erlaubte. Die aus dem Compounder austretende Polymerschmelze wurde durch die Düse geleitet, kühlte hierbei ab und trat als formstabiles Filament aus der Düse aus. Typischerweise wurde zunächst die am Compounder angebrachte Düse für ca. 5 min. auf die Temperatur des Compounders vorgewärmt. Anschließend wurde das Filament mit den jeweiligen materialspezifischen Parametern extrudiert. Eine einzelne Compounder-Füllung erlaubte das Extrudieren von ca. 4 g Filament. Im semi kontinuierlichen Betrieb (d.h. der Compounder wurde nachgefüllt während die Filament-Extrusion pausiert wurde) konnten, lediglich limitiert durch die Menge an vorhandenem Polymer, bis zu 23 g Filament an einem Stück extrudiert werden. Beispiel 5 - Extrusion von 3D Druck Filament: Prozessparameter For the production of 3D printing filament on a laboratory scale, a nozzle was used which was connected to a laboratory compounder Xplore MC-5 and thus allowed the extrusion of dimensionally accurate filament of the polycondensates described. The polymer melt emerging from the compounder was passed through the nozzle, cooled down in the process and emerged from the nozzle as a dimensionally stable filament. Typically, the nozzle attached to the compounder was first preheated to the temperature of the compounder for about 5 minutes. The filament was then extruded with the respective material-specific parameters. A single compounder filling allowed approx. 4 g of filament to be extruded. In semi-continuous operation (ie the compounder was refilled while filament extrusion was paused), up to 23 g of filament could be extruded in one piece, only limited by the amount of polymer present. Example 5 - Extrusion of 3D printing filament: process parameters
Zwei kommerziell erhältliche Farbstoffe (Omnidynamics MBR und MBB) sowie Kohlefaser (Durchmesser ~ 7 prn ± 2, Länge: 200 prn ± 30) wurden beispielhaft für typische Polymeradditive gewählt, um daraus die entsprechenden Compounds mit PC-18 und PE-18,18 herzustellen. Zur Herstellung gefärbter Filamente wurden 4,85 g PC-18 oder PE-18,18 mit 150 mg (3 Gew.-%) Farbstoff bei 150 °C für mindestens 30 min. compoundiert und anschließend als Filament extrudiert. Zur Herstellung von kohlefaserverstärktem PC-18 wurden 4,5 g Polymer mit 500 mg Kohlefaser bei 170 °C für 30 min. compoundiert und anschließend als Filament extrudiert. Zur Herstellung von schwarzem PC-48 wurden 5 g Polymer mit 100 mg Kohlefaser bei 170 °C für 30 min. compoundiert und anschließend als Filament extrudiert. Die Durchmesser der mit dem beschriebenen Verfahren hergestellten Filamente bewegten sich im Bereich von 1 ,66 - 1 ,81 mm mit einer Standardabweichung von 0,01 - 0,02 mm (vgl. Durchmesser kommerzielles Filament: 1 ,75 ± 0,05 mm). Two commercially available dyes (Omnidynamics MBR and MBB) and carbon fiber (diameter ~ 7 mm ± 2, length: 200 mm ± 30) were selected as examples for typical polymer additives in order to produce the corresponding compounds with PC-18 and PE-18,18 . To produce dyed filaments, 4.85 g of PC-18 or PE-18.18 were compounded with 150 mg (3% by weight) of dye at 150 ° C. for at least 30 minutes and then extruded as a filament. To produce carbon fiber-reinforced PC-18, 4.5 g of polymer were compounded with 500 mg of carbon fiber at 170 ° C. for 30 minutes and then extruded as a filament. To produce black PC-48, 5 g of polymer were compounded with 100 mg of carbon fiber at 170 ° C. for 30 minutes and then extruded as a filament. The diameters of the filaments produced with the described process ranged from 1.66 - 1.81 mm with a standard deviation of 0.01 - 0.02 mm (see diameter of commercial filament: 1.75 ± 0.05 mm) .
Beispiel 6a - Depolymerisation von PC-18 Example 6a - Depolymerization of PC-18
Für die Depolymerisation von größeren Mengen von PC-18 wurde ein Stahlautoklav mit Glaseinsatz verwendet (300 ml nutzbares Innenvolumen). 20,0 g (64 mmol) PC-18 (schmelzprozessierte, grob zerkleinerte Stücke), 250 ml KOH basisches EtOH (10 Gewichts% bzgl. PC-18) und ein Magnetrührfisch wurden hierzu in den Glaseinsatz gefüllt. Der Autoklav wurde auf einer Heizplatte auf 120 °C erhitzt und bei 500 Umdrehungen pro Minute magnetisch gerührt. Nach der typischen Depolymerisationszeit von 1 bis 24 h wurde der Heizer ausgeschalten und der Autoklav wurde auf 40 °C abgekühlt. Die warme Lösung wurde quantitativ mit EtOH in ein Becherglas gespült. Die Mischung wurde eingedampft und anschließend in MeOH umkristallisiert. Die Temperatur des Gemischs bei der Filtration betrug - 30°C um eine quantitative Abtrennung zu gewährleisten. Die abfiltrierten Feststoffe wurden getrocknet und 17,91 g, entsprechend 98 mol% (bezogen auf eingesetztes PC-18), von 1 ,18-Octadecandiol wurden dabei wiedergewonnen. Die Reinheit von > 99% wurde per Gaschromatographie (FID) bestimmt. For the depolymerization of larger amounts of PC-18, a steel autoclave with a glass insert was used (300 ml usable internal volume). For this purpose, 20.0 g (64 mmol) PC-18 (melt-processed, coarsely comminuted pieces), 250 ml KOH basic EtOH (10% by weight with respect to PC-18) and a magnetic stir bar were placed in the glass insert. The autoclave was heated to 120 ° C. on a hot plate and magnetically stirred at 500 revolutions per minute. After the typical depolymerization time of 1 to 24 hours, the heater was switched off and the autoclave was cooled to 40 ° C. The warm solution was quantitatively rinsed into a beaker with EtOH. The mixture was evaporated and then recrystallized from MeOH. The temperature of the mixture during the filtration was -30 ° C. in order to ensure quantitative separation. The filtered solids were dried and 17.91 g, corresponding to 98 mol% (based on PC-18 used), of 1,18-octadecanediol were recovered. The purity of> 99% was determined by gas chromatography (FID).
Beispiel 6b -Hydrolyse von PC-18 Example 6b - Hydrolysis of PC-18
Für die Hydrolyse von PC-18 wurde ein Stahlautoklav mit Glaseinsatz verwendet. 200 mg PC-18 (schmelzprozessierte, grob zerkleinerte Stücke), 5 ml KOH basisches Wasser (50 Gew.-% bzgl. PC-18) und ein Magnetrührfisch wurden hierzu in den Glaseinsatz gefüllt. Der Autoklav wurde auf einer Heizplatte auf 180 °C erhitzt und bei 500 Umdrehungen pro Minute gerührt. Nach einer Depolymerisationszeit von 24 h wurde der Heizer ausgeschalten und der Autoklav wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Feststoffe wurden abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute an 1 ,18-Octadecandiol betrug > 98 % und das Produkt wurde mittels 1H-NMR charakterisiert, wobei das 1H-NMR-Spektrum in Fig. 4 gezeigt ist. A steel autoclave with a glass insert was used for the hydrolysis of PC-18. For this purpose, 200 mg PC-18 (melt-processed, coarsely comminuted pieces), 5 ml KOH basic water (50% by weight with respect to PC-18) and a magnetic stir bar were placed in the glass insert. The autoclave was heated to 180 ° C. on a hot plate and stirred at 500 revolutions per minute. After a depolymerization time of 24 hours, the heater was switched off and the autoclave was cooled to room temperature. The solids were filtered off, washed with water and dried. The yield of 1,18-octadecanediol was> 98% and the product was characterized by means of 1 H-NMR, the 1 H-NMR spectrum being shown in FIG.
Beispiel 7 - Abtrennung von PC-18 von Polyolefinen durch Depolymerisation Um die Abtrennung von PC-18 aus einem typischen Plastikmüllgemisch von Polyolefinen, wie sie bei der industriellen Müllsortierung anfallen, zu simulieren, wurde ein blau gefärbtes Stück eines 3D-gedruckten PC-18 Stücks mit jeweils einem gefärbten Stück kommerziellen Polypropylens als auch Polyethylens vermischt und gemeinsam in einem Glaseinsatz für Druckreaktoren mit KOH basischem MeOH (10 Gewichts% bzgl. PC-18) depolymerisiert (100 °C, 500 Umdrehungen pro Minute für 24 h um vollständigen Umsatz zu gewährleisten). Die Vollständigkeit der Reaktion wurde per 1H-NMR Spektroskopie nachgewiesen. Die beiden verbleibenden Polyolefinstücke wurden nach dem Experiment mit MeOH gewaschen und getrocknet. Die beiden Polyolefine wiesen dabei keinen Gewichtsverlust auf, außerdem war die Farbe der Kunststoffe selbst unverändert, jedoch befanden sich blaue Flecken auf der Oberfläche durch den abgelagerten Farbstoff des gefärbten PC-18. Die Filtrate der Reaktion wurden kombiniert und zur Trocknung eingedampft. Das farblose Monomer 1 ,18-Octadecandiol wurde nach Umkristallisation aus MeOH dabei nahezu quantitativ zu 180,1 mg, entsprechend 98 mol% (bezogen auf das eingesetzte PC-18), wiedergewonnen. Die Reinheit von > 99% wurde mit Gaschromatographie (FID) bestimmt. Example 7 - Separation of PC-18 from polyolefins by depolymerization In order to simulate the separation of PC-18 from a typical plastic waste mixture of polyolefins, as they occur in industrial waste sorting, a blue-colored piece of a 3D-printed PC-18 piece was mixed with one colored piece of commercial polypropylene as well as polyethylene together in a glass insert for pressure reactors with KOH basic MeOH (10% by weight with respect to PC-18) depolymerized (100 ° C., 500 revolutions per minute for 24 h to ensure complete conversion). The completeness of the reaction was demonstrated by 1 H-NMR spectroscopy. The two remaining pieces of polyolefin were washed with MeOH and dried after the experiment. The two polyolefins showed no weight loss, and the color of the plastics themselves was unchanged, but there were blue spots on the surface due to the deposited dye of the colored PC-18. The filtrates from the reaction were combined and evaporated to dryness. After recrystallization from MeOH, the colorless monomer 1,18-octadecanediol was recovered almost quantitatively to 180.1 mg, corresponding to 98 mol% (based on the PC-18 used). The purity of> 99% was determined with gas chromatography (FID).
Beispiel 8 - Depolymerisation von PE-18,18 Example 8 - Depolymerization of PE-18.18
Um den Reaktionsfortschritt verfolgen zu können, wurde die Depolymerisation von PE-18,18 (25,0 g ungefärbtes Polymer oder 5,0 g mittels Omnidynamics MBR gefärbtes Polymer) in einem Glasrohrautoklav (500 ml Volumen) durchgeführt. In einem typischen Depolymerisationsexperiment wurde das Glasrohr mit einem starken Lanthanoid- Magnetrührfisch, schmelzprozessiertem und vorgeschnittenem PE-18,18 sowie Methanol (16 ml pro 1 g PE-18,18) befüllt und in einem Heizblock temperiert (120 °C bei 200 U/min). In order to be able to follow the progress of the reaction, the depolymerization of PE-18.18 (25.0 g of uncolored polymer or 5.0 g of polymer colored by means of Omnidynamics MBR) was carried out in a glass tube autoclave (500 ml volume). In a typical depolymerization experiment, the glass tube was filled with a strong lanthanoid magnetic stir bar, melt-processed and pre-cut PE-18.18 and methanol (16 ml per 1 g PE-18.18) and heated in a heating block (120 ° C at 200 U / min).
Nach einer typischen Depolymerisationszeit von 2 bis 24 h wurde das Reaktionsgemisch quantitativ in einen Rundkolben überführt und anschließend das Lösemittel Methanol unter Vakuum entfernt. After a typical depolymerization time of 2 to 24 hours, the reaction mixture was transferred quantitatively to a round bottom flask and the methanol solvent was then removed under reduced pressure.
Diese Methode lieferte eine farblose, stöchiometrisch exakte 1 :1 Mischung der beiden eingesetzten Monomere (1 ,18-Octadecandiol und 1 ,18-Dimethyloctadecandioat), was durch 1H- N MR- Experimente nachgewiesen werden konnte. Die Ausbeute war quantitativ (27,6 g der 1 :1 Monomeren-Mischung aus 25,0 g PE-18,18). This method provided a colorless, stoichiometrically exact 1: 1 mixture of the two monomers used (1,18-octadecanediol and 1,18-dimethyloctadecanedioate), which could be demonstrated by 1 H-N MR experiments. The yield was quantitative (27.6 g of the 1: 1 monomer mixture of 25.0 g of PE-18.18).
Erfolgreich verlaufende, analoge Depolymerisationsexperimente mit PE-18,18 wurden im kleinen Maßstab (200 mg Polymer) ebenfalls bei höheren Temperaturen (z.B. 150 °C) sowie mit Katalysator (z.B. 10 Gew.-% KOH) in Metallautoklaven durchgeführt. Beispiel 9 - Repolymerisation zu PE-18,18 Successful, analogous depolymerization experiments with PE-18,18 were carried out on a small scale (200 mg polymer) also at higher temperatures (eg 150 ° C.) and with a catalyst (eg 10% by weight KOH) in metal autoclaves. Example 9 - Repolymerization to PE-18.18
Die 1 :1 Monomeren-Mischung aus Beispiel 8 konnte ohne Aufreinigung analog zur beschriebenen Herstellung von „Virgin“ PE-18,18 aus Beispiel 3 zu gleichwertigem Polymer (d.h. keine Verschlechterung der mechanischen und chemischen Eigenschaften des Materials, wie u.a. durch Zug-Dehn-Versuche, 1H-NMR und Gel-Permeations-Chromatographie gezeigt werden konnte) repolymerisiert werden. Das Polymer wies ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von 79 kg/mol auf. The 1: 1 monomer mixture from example 8 could without purification analogously to the described production of “virgin” PE-18,18 from example 3 to give equivalent polymer (ie no deterioration in the mechanical and chemical properties of the material, such as due to tensile strain, among others Experiments, 1 H-NMR and gel permeation chromatography could be shown) to be repolymerized. The polymer had a number average molecular weight (M n ) of 79 kg / mol.
Beispiel 10 - Depolymerisation von PE-18,18 mit Verunreinigungen Example 10 - Depolymerization of PE-18.18 with Impurities
Zur Simulation einer Verunreinigung wurde dem PE-18,18 schwarz gefärbtes Polypropylen - als Beispiel für einen weitverbreiteten kommerziellen Kunststoff- zugesetzt und eine Depolymerisation wie in Beispiel 8 durchgeführt. Das schwarz gefärbte Polypropylen war nach dem Prozess unverändert und konnte einfach mittels Pinzette aus der farblosen Monomeren- Mischung entfernt werden. To simulate contamination, black-colored polypropylene - as an example of a widely used commercial plastic - was added to the PE-18, 18 and depolymerization was carried out as in Example 8. The black-colored polypropylene was unchanged after the process and could easily be removed from the colorless monomer mixture using tweezers.
Im Falle der Depolymerisation von mittels Omnidynamics MBR gefärbtem PE-18,18 wurde das Reaktionsgemisch nach der Depolymerisation in einen Rundkolben überführt, wobei der eingesetzte Farbstoff im Glasrohrautoklav zurückblieb (als ganzes Stück am Boden des Reaktors klebend und theoretisch wiederverwendbar) und somit effektiv und einfach abgetrennt werden konnte. Die vollständige Abtrennung des Farbstoffes konnte durch 1H-NMR Experimente nachgewiesen werden. Diese zeigten, dass wieder eine repolymerisierbare, stöchiometrisch exakte 1 :1 Mischung der beiden eingesetzten Monomere erhalten wurde. In the case of the depolymerization of PE-18,18 dyed using Omnidynamics MBR, the reaction mixture was transferred to a round-bottomed flask after the depolymerization, whereby the dye used remained in the glass tube autoclave (sticking as a whole piece to the bottom of the reactor and theoretically reusable) and thus effective and simple could be separated. The complete separation of the dye could be demonstrated by 1 H-NMR experiments. These showed that a repolymerizable, stoichiometrically exact 1: 1 mixture of the two monomers used was again obtained.
Beispiel 11 - 3D-Druck mittels extrudiertem Filament Example 11 - 3D printing using extruded filament
Für den 3D-Druck der beschriebenen Polykondensate wurde ein handelsüblicher, nicht modifizierter Drucker der Marke Prusa mit der Modellbezeichnung Prusa i3 MK3 verwendet. Dieser war mit einem Druckbett aus Edelstahl, überzogen mit einer Polyetherimidfolie (PEI), ausgestattet. A commercially available, unmodified printer of the Prusa brand with the model name Prusa i3 MK3 was used for the 3D printing of the polycondensates described. This was equipped with a pressure bed made of stainless steel, covered with a polyetherimide film (PEI).
11.1 Zug-Dehn Prüfkörper nach ISO 527-2, Typ 5A 11.1 Tensile strain test specimen according to ISO 527-2, type 5A
Zug-Dehn Prüfkörper nach ISO 527-2-5A wurden von allen beschriebenen Polymeren mit folgenden Einstellungen hergestellt: Tensile strain test specimens according to ISO 527-2-5A were produced from all the polymers described with the following settings:
Düsendurchmesser: 0.8 mm Nozzle diameter: 0.8 mm
Düsentemperatur: 230 °C Nozzle temperature: 230 ° C
Druckbetttemp.: 100 °C Bed temp .: 100 ° C
Druckgeschwindigkeit: 5 mm/s Printing speed: 5 mm / s
Schichthöhe: 0.4 mm allg. Extrusionsbreite: 0.8 mm Layer height: 0.4 mm, general extrusion width: 0.8 mm
Kühlung durch Lüfter: komplett deaktiviert Figur 1 zeigt ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für Zug-Dehn Prüfkörper 100, 102, 104, 106 nach ISO 527-2-5A hergestellt aus PC-18, die mittels des Druckers mit den angegebenen Parametern hergestellt wurden. Als Ausgangsmaterialien für die in Figur 1 beispielhaft dargestellten Messergebnisse wurden die gemäß Beispiel 4 und Tabelle 1 genannten PC-18 Filamente verwendet. Auf der X-Achse 108 ist die Dehnung in % angegeben. Auf der Y-Achse 110 ist die Spannung in MPa angegeben. Die Kurven stellen aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur das Ergebnis einer Messung nach ISO 527-2-5A dar, die innerhalb der Schwankung aller untersuchten Prüfkörper liegen. In Figur 1 gibt die Kurve 112 das Messergebnis für einen weißen Prüfkörper 100 an, gibt die Kurve 114 das Messergebnis für einen roten Prüfkörper 102 an, gibt die Kurve 116 das Messergebnis für einen blauen Prüfkörper 104 an und gibt die Kurve 118 das Messergebnis eines kohlefaserverstärkten Blends als Material für den Prüfkörper 106 zum Vergleich an. Fan cooling: completely deactivated FIG. 1 shows a stress-strain diagram for tensile-strain test pieces 100, 102, 104, 106 according to ISO 527-2-5A made from PC-18, which were produced by means of the printer with the specified parameters. The PC-18 filaments mentioned in Example 4 and Table 1 were used as starting materials for the measurement results shown by way of example in FIG. The elongation is indicated in% on the X-axis 108. The stress is indicated in MPa on the Y-axis 110. For the sake of clarity, the curves only represent the result of a measurement according to ISO 527-2-5A, which are within the fluctuation of all test specimens examined. In FIG. 1, curve 112 indicates the measurement result for a white test body 100, curve 114 indicates the measurement result for a red test body 102, curve 116 indicates the measurement result for a blue test body 104 and curve 118 indicates the measurement result of a carbon fiber-reinforced one Blends as material for the test body 106 for comparison.
Die mechanischen Eigenschaften der aus PE-18,18 und PC-18 mittels 3D-Druck hergestellten Zug-Dehn Prüfkörper 100, 102, 104, 106 (ISO 527-2-5A) entsprechen den Polyethylen-artigen Eigenschaften der mittels Spritzguss aus denselben Polymeren hergestellten Prüfkörper. Mit den in diesem Patent beschriebenen Polymeren lassen sich somit HDPE-artige Eigenschaften sowohl mittels Spritzguss als auch 3D-Druck realisieren. The mechanical properties of the tensile-strain test specimens 100, 102, 104, 106 (ISO 527-2-5A) produced from PE-18, 18 and PC-18 using 3D printing correspond to the polyethylene-like properties of those using injection molding from the same polymers manufactured test specimen. With the polymers described in this patent, HDPE-like properties can thus be achieved using both injection molding and 3D printing.
11.2 Schutzhülle für Smartphone (passend für iPhone 11 Pro) aus PE-18,18 Die Druckparameter zur Herstellung einer Schutzhülle 200 für ein Smartphone aus PE-18,18 sind im Folgenden angegeben. Es handelt sich um den Auszug der relevanten Parameter aus dem verwendeten G-Code zur Herstellung des Objekts: 11.2 Protective cover for smartphone (suitable for iPhone 11 Pro) made of PE-18,18 The printing parameters for producing a protective cover 200 for a smartphone made of PE-18,18 are given below. It is an excerpt of the relevant parameters from the G-code used to manufacture the object:
; external perimeters extrusion width = 0.45mm ; perimeters extrusion width = 0.45mm ; infill extrusion width = 0.45mm ; solid infill extrusion width = 0.45mm ; top infill extrusion width = 0.40mm ; first layer extrusion width = 0.42mm ; external perimeters extrusion width = 0.45mm; perimeters extrusion width = 0.45mm; infill extrusion width = 0.45mm; solid infill extrusion width = 0.45mm; top infill extrusion width = 0.40mm; first layer extrusion width = 0.42mm
M201 X1000 Y1000 Z1000 E5000 ; sets maximum accelerations, mm/secA2 M203 X200 Y200 Z12 E120 ; sets maximum feedrates, mm/sec M201 X1000 Y1000 Z1000 E5000; sets maximum accelerations, mm / sec A 2 M203 X200 Y200 Z12 E120; sets maximum feedrates, mm / sec
M204 P1250 R1250 T1250 ; sets acceleration (P, T) and retract acceleration (R), mm/secA2M204 P1250 R1250 T1250; sets acceleration (P, T) and retract acceleration (R), mm / sec A 2
M205 X8.00 Y8.00 Z0.40 E1 .50 ; sets the jerk limits, mm/sec M205 X8.00 Y8.00 Z0.40 E1 .50; sets the jerk limits, mm / sec
M104 S200 ; set extruder temp M104 S200; set extruder temp
M140 S95 ; set bed temp M140 S95; set bed temp
M 190 S95 ; wait for bed temp M 190 S95; wait for bed temp
M 109 S200 ; wait for extruder temp M 109 S200; wait for extruder temp
; estimated printing time (normal mode) = 1h 0m 37s ; estimated printing time (normal mode) = 1h 0m 37s
; avoid_crossing_perimeters = 1 bed_shape = 0x0,250x0,250x210,0x210 bed_temperature = 95 bridge_acceleration = 1000 bridge_fan_speed = 50 brim_width = 10 colorprint_heights = complete_objects = 0 cooling = 0 cooling_tubeJength = 5 cooling_tube_retraction = 91.5 default_acceleration = 1000 deretract_speed = 0 disable_fan_first_layers = 4 duplicate_distance = 6 extra_loading_move = -2 extruder_clearance_height = 20 extruder_clearance_radius = 20 extruder_colour = #FFFF00 extruder_offset = 0x0 extrusion_axis = E extrusion_multiplier = 0.97 fan_always_on = 0 fan_below_layer_time = 100 filament_colour = #DEE0E6 filament_cooling_final_speed = 3.4 filament_cooling_initial_speed = 2.2 filament_cooling_moves = 4 filament_cost = 72 filament_density = 0.89 filament_diameter = 1.6 filamentJoad_time = 0 filament_loading_speed = 28 filament_loading_speed_start = 3 filament_max_volumetric_speed = 5 filament_minimal_purge_on_wipe_tower = 15 filament_soluble = 0 filament_toolchange_delay = 0 filament_type = PP filament_unload_time = 0 filament_unloading_speed = 90 filament_unloading_speed_start = 100 first_layer_acceleration = 1000 first_layer_bed_temperature = 95 first_layer_extrusion_width = 0.42 first_layer_speed = 30 first_layer_temperature = 200 gcode_comments = 0 gcode_flavor = marlin gcodeJabel_objects = 0 high_current_on_filament_swap = 0 infill_acceleration = 1250 infilLfirst = 0 machine_max_acceleration_e = 5000,5000 machine_max_acceleration_extruding = 1250,1250 machine_max_acceleration_retracting = 1250,1250 machine_max_acceleration_x = 1000,960 machine_max_acceleration_y = 1000,960 machine_max_acceleration_z = 1000,1000 machine_max_feedrate_e = 120,120 machine_max_feedrate_x = 200,100 machine_max_feedrate_y = 200,100 machine_max_feedrate_z = 12,12 machine_max_jerk_e = 1.5,1.5 machine_max_jerk_x = 8,8 machine_max_jerk_y = 8,8 machine_max_jerk_z = 0.4, 0.4 machine_min_extruding_rate = 0,0 machine_min_travel_rate = 0,0 max_fan_speed = 30 max_layer_height = 0.25 max_print_height = 210 max_print_speed = 200 max_volumetric_speed = 0 min_fan_speed = 30 min_layer_height = 0.07 min_print_speed = 15 min_skirt_length = 4 notes = nozzle_diameter = 0.4 only_retract_when_crossing_perimeters = 0 ooze_prevention = 0 parking_pos_retraction = 92 perimeter_acceleration = 800 post_process = printer_model = MK3 resolution = 0 retract_before_travel = 1 retract_before_wipe = 0% retract_layer_change = 1 retractjength = 1 retract_length_toolchange = 4 retractjift = 0.4 retract_lift_above = 0 retract_lift_below = 209 retract_restart_extra = 0 retract_restart_extra_toolchange = 0 retract_speed = 20 silent_mode = 1 single_extruder_multi_material = 0 single_extruder_multLmaterial_priming = 0 skirt_distance = 2 skirt_height = 1 skirts = 0 slowdown_below_layer_time = 20 spiral_vase = 0 standby_temperature_delta = -5 temperature = 200 threads = 4 toolchange_gcode = travel_speed = 180 use_firmware_retraction = 0 use_relative_e_distances = 1 use_volumetric_e = 0 variable_layer_height = 1 wipe = 0 wipe_tower = 1 wipe_tower_bridging = 10 wipe_tower_rotation_angle = 0 wipe_tower_width = 60 wipe_tower_x = 170 wipe_tower_y = 125 wiping_volumes_extruders = 70,70 wiping_volumes_matrix = 0 z_offset = 0 clip_multipart_objects = 1 dont_support_bridges = 1 elefant_foot_compensation = 0 extrusion_width = 0.45 first_layer_height = 0.2 infill_only_where_needed = 0 interface_shells = 0 layer_height = 0.2 raftjayers = 0 seam_position = nearest slice_closing_radius = 0.049 support_material = 0 support_material_angle = 0 support_material_auto = 1 support_material_buildplate_only = 0 support_material_contact_distance = 0.1 support_material_enforce_layers = 0 support_material_extruder = 0 support_material_extrusion_width = 0.35 support_materialJnterface_contact_loops = 0 support_material_interface_extruder = 0 support_material_interfaceJayers = 2 support_material_interface_spacing = 0.2 support_material_interface_speed = 100% support_material_pattern = rectilinear support_material_spacing = 2 support_material_speed = 40 support_material_synchronize_layers = 0 support_material_threshold = 55 support_material_with_sheath = 0 support_material_xy_spacing = 50% wipe_into_objects = 0 xy_size_compensation = 0 bottom_fill_pattern = rectilinear bottom_solid_layers = 4 bridge_angle = 0 bridge_flow_ratio = 0.95 bridge_speed = 40 ensure_vertical_shell_thickness = 1 external_perimeter_extrusion_width = 0.45 external_perimeter_speed = 40 external_perimeters_first = 0 extra_perimeters = 0 filLangle = 45 filLdensity = 100% filLpattern = rectilinear gap_fill_speed = 40 infill_every_layers = 1 ; infilLextruder = 1 ; infill_extrusion_width = 0.45 ; infilLoverlap = 50% ; avoid_crossing_perimeters = 1 bed_shape = 0x0,250x0,250x210,0x210 bed_temperature = 95 bridge_acceleration = 1000 bridge_fan_speed = 50 brim_width = 10 colorprint_heights = complete_objects = 0 cooling = 0 cooling_tubeJength = 5 cooling_tube_retraction = 91.5 default_acceleration = 1000 deretract_fan_speeding = 6 default_acceleration = 1000 deretract_loading_speed = 0 disable_firstdistance = 91.5 default_acceleration = 1000 duplicate_fan_loading = 6 extra_acceleration = 4 disable_firove_loading_first = 6 2 extruder_clearance_height = 20 extruder_clearance_radius = 20 extruder_colour = # FFFF00 extruder_offset = 0x0 extrusion_axis = e extrusion_multiplier = 0.97 fan_always_on = 0 fan_below_layer_time = 100 filament_colour = # DEE0E6 filament_cooling_final_speed = 3.4 filament_cooling_initial_speed = 2.2 filament_cooling_moves = 4 filament_cost = 72 filament_density = 0.89 filament_diameter = 1.6 filamentJoad_time = 0 filament_loading_speed = 28 filament_loading_speed_start = 3 filament_max_volumetric_speed = 5 filament_minimal_purge_on_wipe_tower = 15 filament_soluble = 0 filament_toolchange_delay = 0 filament_type = PP filament_unload_time = 0 filament_unloading_speed = 90 filament_unloading_speed_start = 100 first_layer_acceleration = 1000 first_layer_bed_temperature = 95 first_layer_extrusion_width = 12:42 first_layer_speed first_layer_temperature = 30 = 200 = 0 gcode_comments gcode_flavor = marlin gcodeJabel_objects = 0 = 0 high_current_on_filament_swap infill_acceleration = 1250 = 0 infilLfirst machine_max_acceleration_e = 5000.5000 machine_max_acceleration_extruding = 1250.1250 1250.1250 machine_max_acceleration_retracting = machine_max_acceleration_x = 1000.960 machine_max_acceleration_y = 1000 .960 machine_max_acceleration_z = 1000.1000 machine_max_feedrate_e = 120.120 machine_max_feedrate_x = 200.100 machine_max_feedrate_y = 200.100 machine_max_feedrate_z = 12.12 machine_max_jerk_e = 1.5,1.5 machine_max_jerk_e = 1.5,1.5 machine_max_jerk_e = 1.5,1.5 machine_max_max_jerk_x = 0, 8 machine_max_jerk_jerk_rate = 0.4, machine_max_jerk_jerk_x = 0, 8 machine_max_jerk_jerk_x = 0.4 machine_max_jerk_jerk_x = 0.4 0 max_fan_speed = 30 max_layer_height = 0.25 max_print_height = 210 max_print_speed = 200 max_volumetric_speed = 0 min_fan_speed = 30 min_layer_height = 0.07 min_print_speed = 15 min_skirt_length = 4 notes = nozzle_diamete r = 0.4 only_retract_when_crossing_perimeters = 0 ooze_prevention = 0 parking_pos_retraction = 92 perimeter_acceleration = 800 post_process = printer_model = MK3 resolution = 0 retract_before_travel retract_before_wipe = 1 = 0% retract_layer_change = 1 retractjength = 1 retract_length_toolchange = 4 retractjift = 0.4 retract_lift_above = 0 retract_lift_below = 209 retract_restart_extra = 0 retract_restart_extra_toolchange = 0 retract_speed = 20 silent_mode = 1 single_extruder_multi_material = 0 single_extruder_multLmaterial_priming = 0 skirt_distance = 2 skirt_height = 1 skirts = 0 slowdown_below_layer_time = 20 spiral_vase = 0 = -5 standby_temperature_delta temperature = 200 threads = 4 toolchange_gcode = travel_speed = 180 use_firmware_retraction = 0 = 1 use_relative_e_distances use_volumetric_e = 0 variable_layer_height = 1 = 0 wipe wipe_tower wipe_tower_bridging = 1 = 10 = 0 wipe_tower_rotation_angle wipe_tower_width = 60 wipe_tower_x = 170 wipe_tower_y = 125 wiping_volumes_extruders = 70.70 wiping_volumes_matrix = 0 z_offset = 0 clip_multipart_objects = 1 dont_support_bridges = 1 elefant_foot_compensation = 0 extrusion_width = 0.45 first_layer_he .2 infill_only_where_needed = 0 interface_shells = 0 layer_height = 0.2 raftjayers = 0 seam_position = nearest slice_closing_radius = 0.049 support_material = 0 support_material_angle = 0 support_material_auto = 1 support_material_buildplate_only = 0 support_material_contact_distance = 0.1 support_material_enforce_layers = 0 support_material_extruder = 0 support_material_extrusion_width = 00:35 support_materialJnterface_contact_loops = 0 support_material_interface_extruder = 0 support_material_interfaceJayers = 2 support_material_interface_spacing = 0.2 support_material_interface_speed = 100% support_material_pattern = rectilinear support_material_spacing = 2 support_material_speed = 40 support_material_synchronize_layers = 0 support_material_threshold = 55 support_material_with_sheath = 0 support_material_xy_spacing = 50% wipe_into_objects = 0 xy_size_compensation = 0 bottom_fill_pattern = rectilinear bottom_solid_layers = 4 bridge_angle = 0 bridge_flow_ratio = 0.95 bridge_speed = 40 ensu re_vertical_shell_thickness = 1 external_perimeter_extrusion_width = 0.45 external_perimeter_speed = 40 external_perimeters_first = 0 extra_perimeters = 0 filLangle = 45 filLdensity = 100% filLpattern = rectilinear gap_fill_speed = 40 infill_every_layers = 1 ; infilLextruder = 1; infill_extrusion_width = 0.45; infilLoverlap = 50%
; infilLspeed = 40 ; overhangs = 0 ; perimeter_extruder = 1 ; perimeter_extrusion_width = 0.45 ; perimeter_speed = 40 ; perimeters = 2 ; small_perimeter_speed = 40 ; solid_infill_below_area = 0 ; solidJnfilLeveryJayers = 0 ; solidJnfilLextruder = 1 ; solid_infill_extrusion_width = 0.45 ; solidJnfilLspeed = 40 ; thin_walls = 0 ; to p_f i I Lpatte rn = rectilinear ; top_infill_extrusion_width = 0.4 ; top_solid_infill_speed = 40 ; top_solid_layers = 5 ; wipejntojnfill = 0 ; print_settings_id = 0.20mm PE-18,18 ; filament_settings_id = PE-18,18 ; printer_settings_id = Original Prusa i3 MK3 PE-18,18 ; printer_model = MK3 ; printer_variant = 0.4 ; infilLspeed = 40; overhangs = 0; perimeter_extruder = 1; perimeter_extrusion_width = 0.45; perimeter_speed = 40; perimeters = 2; small_perimeter_speed = 40; solid_infill_below_area = 0; solidJnfilLeveryJayers = 0; solidJnfilLextruder = 1; solid_infill_extrusion_width = 0.45; solidJnfilLspeed = 40; thin_walls = 0; to p_f i I Lpatte rn = rectilinear; top_infill_extrusion_width = 0.4; top_solid_infill_speed = 40; top_solid_layers = 5; wipejntojnfill = 0; print_settings_id = 0.20mm PE-18.18; filament_settings_id = PE-18.18; printer_settings_id = Original Prusa i3 MK3 PE-18,18; printer_model = MK3; printer_variant = 0.4
Abbildung 2A zeigt die Vorderansicht und Abbildung 2B die entsprechende Rückansicht der aus PE-18,18 hergestellten Smartphone-Schutzhülle 200. Wie aus den Figuren 2A und 2B ersichtlich ist, lässt sich mit dem Material PE-18,18 eine sehr gute Druckbarkeit erreichen, was die (additive) Fertigung auch von komplexen Objekten ermöglicht. Figure 2A shows the front view and Figure 2B the corresponding rear view of the smartphone protective cover 200 made of PE-18,18. As can be seen from Figures 2A and 2B, very good printability can be achieved with the material PE-18,18, which enables (additive) manufacturing even of complex objects.
11.3 Gefärbte Espressotasse aus PC-48 11.3 Colored espresso cup made from PC-48
Die Druckparameter zur Fierstellung einer kleinen Tasse 300 aus gefärbtem PC-48 sind im Folgenden angegeben. Es handelt sich um den Auszug der relevanten Parameter aus dem verwendeten G-Code zur Flerstellung des Objekts: The printing parameters for making a small cup 300 made from colored PC-48 are given below. It is an extract of the relevant parameters from the G code used to create the object:
; external perimeters extrusion width = 0.45mm ; perimeters extrusion width = 0.45mm ; infill extrusion width = 0.45mm ; solid infill extrusion width = 0.45mm ; top infill extrusion width = 0.40mm ; first layer extrusion width = 0.42mm ; external perimeters extrusion width = 0.45mm; perimeters extrusion width = 0.45mm; infill extrusion width = 0.45mm; solid infill extrusion width = 0.45mm; top infill extrusion width = 0.40mm ; first layer extrusion width = 0.42mm
M201 X1000 Y1000 Z1000 E5000 ; sets maximum accelerations, mm/secA2 M203 X200 Y200 Z12 E120 ; sets maximum feedrates, mm/sec M201 X1000 Y1000 Z1000 E5000; sets maximum accelerations, mm / sec A 2 M203 X200 Y200 Z12 E120; sets maximum feedrates, mm / sec
M204 P1250 R1250 T1250 ; sets acceleration (P, T) and retract acceleration (R), mm/secA2 M205 X8.00 Y8.00 Z0.40 E1 .50 ; sets the jerk limits, mm/sec M205 SO TO ; sets the minimum extruding and travel feed rate, mm/sec M104 S250 ; set extruder temp M140 S100 ; set bed temp M190 S100 ; wait for bed temp M 109 S250 ; wait for extruder temp estimated printing time (normal mode) = 1h 48m 3s avoid_crossing_perimeters = 0 bed_shape = 0x0,250x0,250x210,0x210 bed_temperature = 100 between_objects_gcode = bridge_acceleration = 1000 bridge_fan_speed = 0 brim_width = 0 colorprint_heights = complete_objects = 0 cooling = 0 cooling_tube_length = 5 cooling_tube_retraction = 91.5 default_acceleration = 1000 deretract_speed = 0 disable_fan_first_layers = 3 duplicate_distance = 6 end_filament_gcode = Filament-specific end gcode" extra_loading_move = -2 extruder_clearance_height = 20 extruder_clearance_radius = 20 extruder_colour = #FFFF00 extruder_offset = 0x0 extrusion_axis = E extrusion_multiplier = 0.9 fan_always_on = 1 fan_below_layer_time = 10 filament_colour = #FF8000 filament_cooling_final_speed = 3.4 filament_cooling_initial_speed = 2.2 filament_cooling_moves = 4 filament_cost = 21.2 filament_density = 1.2 filament_diameter = 1 .65 filament_load_time = 0 filament_loading_speed = 28 filament_loading_speed_start = 3 filament_max_volumetric_speed = 8 filament_minimal_purge_on_wipe_tower = 15 filament_notes = "" filament_soluble = 0 filament_toolchange_delay = 0 filament_type = PLA filament_unload_time = 0 filament_unloading_speed = 90 filament_unloading_speed_start = 100 first_layer_acceleration = 1000 first_layer_bed_temperature = 100 first_layer_extrusion_width = 0.42 first_layer_speed = 5 firstjayer_temperature = 250 gcode_comments = 0 gcode_flavor = marlin gcode_label_objects = 0 high_current_on_filament_swap = 0 infill_acceleration = 1250 infilLfirst = 0 machine_max_acceleration_e = 5000,5000 machine_max_acceleration_extruding = 1250,1250 machine_max_acceleration_retracting = 1250,1250 machine_max_acceleration_x = 1000,960 machine_max_acceleration_y = 1000,960 machine_max_acceleration_z = 1000,1000 machine_max_feedrate_e = 120,120 machine_max_feedrate_x = 200,100 machine_max_feedrate_y = 200,100 machine_max_feedrate_z = 12,12 machine_max_jerk_e = 1.5, 1.5 machine_max_jerk_x = 8,8 machine_max_jerk_y = 8,8 machine_max_jerk_z = 0.4, 0.4 machine_min_extruding_rate = 0,0 machine_min_traveLrate = 0,0 max_fan_speed = 30 max_layer_height = 0.25 max_print_height = 210 max_print_speed = 200 max_volumetric_speed = 0 min_fan_speed = 30 min_layer_height = 0.07 min_print_speed = 15 min_skirt_length = 4 notes = nozzle_diameter = 0.4 only_retract_when_crossing_perimeters = 0 ooze_prevention = 0 parking_pos_retraction = 92 perimeter_acceleration = 800 post_process = printer_model = MK3 remaining_times = 1 resolution = 0 retract_before_travel = 1 retract_before_wipe = 0% retract_layer_change = 1 retract_length = 0 retract_length_toolchange = 4 retract_lift = 0.6 retract_lift_above = 0 retractJifLbelow = 209 retract_restart_extra = 0 retract_restart_extra_toolchange = 0 retract_speed = 35 silent_mode = 1 single_extruder_multi_material = 0 single_extruder_multLmaterial_priming = 0 skirt_distance = 2 skirt_height = 1 skirts = 1 slowdown_below_layer_time = 20 spiral_vase = 0 standby_temperature_delta = -5 temperature = 250 threads = 4 toolchange_gcode = travel_speed = 180 use_firmware_retraction = 0 use_relative_e_distances = 1 use_volumetric_e = 0 variablejayer_height = 1 wipe = 0 wipe_tower = 1 wipe_tower_bridging = 10 wipe_tower_rotation_angle = 0 wipe_tower_width = 60 wipe_tower_x = 170 wipe_tower_y = 125 wiping_volumes_extruders = 70,70 wiping_volumes_matrix = 0 z_offset = 0 clip_multipart_objects = 1 dont_support_bridges = 1 elefant_foot_compensation = 0 extrusion_width = 0.45 first _layer_height = 0.2 infill_only_where_needed = 0 interface_shells = 0 layer_height = 0.2 raft_layers = 0 seam_position = nearest slice_closing_radius = 0.049 support_material = 0 support_material_angle = 0 support_material_auto = 1 support_material_buildplate_only = 0 support_material_contact_distance = 0.1 support_material_enforceJayers = 0 support_material_extruder = 0 support_material_extrusion_width = 0.35 support_materialJnterface_contact_loops = 0 support_material_interface_extruder = 0 support_material_interfaceJayers = 2 support_materialJnterface_spacing = 0.2 support_material_interface_speed = 100% support_material_pattern = rectilinear support_material_spacing = 2 support_material_speed = 5 support_material_synchronize_layers = 0 support_material_threshold = 55 support_material_with_sheath = 0 support_material_xy_spacing = 50% wipe_into_objects = 0 xy_size_compensation = 0 bottom_fill_pattern = rectilinear bottom_solid_layers = 3 bridge_angle = 0 bridge_flow_ratio = 0.95 bridge_speed = 5 ensure_vertical_shell_thickness = 1 external_perimeter_extrusion_width = 0.45 external_perimeter_speed = 5 external_perimeters_first = 0 extra_perimeters = 0 fill_angle = 45 fill_density = 0% filLpattern = grid gap_fill_speed = 40 infill_every_layers = 1 infilLextruder = 1 infill_extrusion_width = 0.45 infilLoverlap = 40% infilLspeed = 10 overhangs = 0 perimeter_extruder = 1 perimeter_extrusion_width = 0.45 perimeter_speed = 5 M204 P1250 R1250 T1250; sets acceleration (P, T) and retract acceleration (R), mm / sec A 2 M205 X8.00 Y8.00 Z0.40 E1 .50; sets the jerk limits, mm / sec M205 SO TO; sets the minimum extruding and travel feed rate, mm / sec M104 S250; set extruder temp M140 S100; set bed temp M190 S100; wait for bed temp M 109 S250; wait for extruder temp estimated printing time (normal mode) = 1h 48m 3s avoid_crossing_perimeters = 0 bed_shape = 0x0,250x0,250x210,0x210 bed_temperature = 100 between_objects_gcode = bridge_acceleration = 1000 bridge_fan_speed = 0 brim_width = 0 colorprint_heights = complete_object = 0 cooling_print_heights = complete_object = 0 cooling = 5 cooling_tube_retraction = 91.5 default_acceleration = 1000 deretract_speed = 0 disable_fan_first_layers = 3 duplicate_distance = 6 end_filament_gcode = Filament-specific end gcode "extra_loading_move = -2 extruder_clearance_height = 20 extruder_clearance_height = 20 extruder_clearance_height = 20 extruder_clearance_radius = 0x extrusion_fourways_Fourways = 20 extrusion_offuder_Foural = 0x extrusion_fourways_four = 0x extrusion_off 1 fan_below_layer_time = 10 filament_colour = # FF8000 filament_cooling_final_speed = 3.4 filament_cooling_initial_speed = 2.2 filament_cooling_moves = 4 filament_cost = 21.2 filament_density = 1.2 filament_diameter filament_loading_speed = 1 .65 filament_load_time = 0 = 28 = 3 filament_loading_speed_start filament_max_volumetric_speed = 8 filament_minimal_purge_on_wipe_tower = 15 filament_notes = "" filament_soluble = 0 = 0 filament_toolchange_delay filament_type = PLA filament_unload_time = 0 filament_unloading_speed filament_unloading_speed_start = 90 = 100 = 1000 first_layer_acceleration first_layer_bed_temperature = 100 first_layer_extrusion_width = 12:42 = 5 first_layer_speed firstjayer_temperature = 250 gcode_comments = 0 gcode_flavor = marlin gcode_label_objects = 0 = 0 high_current_on_filament_swap infill_acceleration = 1250 = 0 infilLfirst machine_max_acceleration_e = 5000.5000 machine_max_acceleration_extruding = 1250.1250 1250.1250 machine_max_acceleration_retracting = machine_max_acceleration_x = 1000.960 machine_max_acceleration_y = 1000,960 machine_max_acceleration_z = 1000,1000 machine_max_feedrate_e = 120,120 machine_max_feedrate_x = 200,100 machine_max_feedrate_y = 200.100 machine_max_feedrate_z = 12.12 machine_max_jerk_e = 1.5, 1.5 machine_max_jerk_x = 8.8 machine_max_jerk_y = 8.8 machine_max_jerk_z = 0.4, 0.4 machine_min_extruding_rate = 0.0 machine_min_traveLrate = 0.25 max_hefan = 0.0 max_print_height = 210 max_print_speed = 200 max_volumetric_speed = 0 min_fan_speed = 30 min_layer_height = 0.07 min_print_speed = 15 min_skirt_length = 4 notes = nozzle_diameter printer = 0.4 only_retract_when_crossing_perimeters = 800_retract_when_crossing_perimeters = 0 remaining_retract_prevention = 92_retract_processing = 800_perfore_revention = MK_0oze_prevention = 800_perfore_processing = 800_perfore_revention = 800_performance_revention = 0 resolution_positions = 1 remaining_prevention = MK0ze_prevention = 1 = 1 retract_before_wipe = 0% retract_layer_change = 1 retract_length = 0 retract_length_toolchange = 4 retract_lift = 0.6 retract_lift_above = 0 retractJifLbelow = 209 retract_restart_extra = 0 retract_restart_extra = 0 retract_restart_extra skirt_toolistance_material = single_exrestart_extra = 0 retract_restart_extra skirt_toolistance_material = 0 single_extrode_extra skirt_toolistance_material = 0 retract_restart_extra skirt_toolistance_material = 0 single_extrode_speed = 1 silent skirt_toolistance_change = 0 single_extrode_speed = 1 1 slowdown_below_layer_time = 20 spiral_vase = 0 standby_temperature_delta = -5 temperature = 250 threads = 4 toolchange_gcode = travel_speed = 180 use_firmware_retraction = 0 use_relative_e_distances = 1 use_volumetric_e variablejayer_height = 0 = 1 = 0 wipe wipe_tower wipe_tower_bridging = 1 = 10 = 0 wipe_tower_rotation_angle wipe_tower_width wipe_tower_x = 60 = 170 = 125 wipe_tower_y wiping_volumes_extruders = 70.70 wiping_volumes_matrix = 0 = 0 z_offset clip_multipart_objects dont_support_bridges = 1 = 1 = 0 elefant_foot_compensation extrusion_width = 12:45 first _layer_height = 0.2 infill_only_where_needed = 0 interface_shells = 0 layer_height = 0.2 raft_layers = 0 seam_position = nearest slice_closing_radius = 0.049 support_material = 0 support_material_angle = 0 support_material_auto = 1 support_material_buildplate_only = 0 support_material_contact_distance = 0.1 support_material_enforceJayers = 0 support_material_extruder = 0 support_material_extrusion_width = 00:35 support_materialJnterface_contact_loops = 0 support_material_interface_extruder = 0 support_material_interfaceJayers = 2 support_materialJnterface_spacing = 0.2 support_material_interface_speed = 100% support_material_ pattern = rectilinear support_material_spacing = 2 support_material_speed = 5 support_material_synchronize_layers = 0 support_material_threshold = 55 support_material_with_sheath = 0 support_material_xy_spacing = 50% wipe_into_objects = 0 xy_size_compensation = 0 bottom_fill_pattern = rectilinear bottom_solid_layers = 3 bridge_angle = 0 bridge_flow_ratio = 0.95 bridge_speed = 5 ensure_vertical_shell_thickness = 1 external_perimeter_extrusion_width = 00:45 external_perimeter_speed = 5 external_perimeters_first = 0 extra_perimeters = 0 fill_angle = 45 fill_density = 0% FillPattern = grid gap_fill_speed = 40 infill_every_layers = 1 infilLextruder = 1 infill_extrusion_width = 0.45 infilLoverlap = 40% infilLspeed = 10 overhangs = 0 perimeter_extruder = 1 perimeter_extrusion_width = 0.45 perimeter_speed = 5
Perimeters = 1 small_perimeter_speed = 5 solid_infill_below_area = 0 solidJnfilLeveryJayers = 0 solidJnfilLextruder = 1 solidJnfill_extrusion_width = 0.45 solidJnfilLspeed = 10 thin_walls = 1 to p_f i I Lpatte rn = rectilinear top_infill_extrusion_width = 0.4 top_solidJnfill_speed = 50 top_solid_layers = 0 wipejntojnfill = 0 print_settings_id = 0.20mm Vase Mode PC48 CUP filament_settings_id = "PC48240_100_NOFAN" printer_settings_id = Original Prusa i3 MK30.4mm NORETRACT printer_model = MK3 printer_variant = 0.4 Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der so hergestellten Tasse 300. Als thermischer Stresstest wurde die Tasse mit Wasser 302 mit einer Temperatur von mindestens 95 °C befüllt und optisch auf Formveränderungen untersucht. Zum Vergleich wurde eine Tasse gleicher Form aus Polylactiden (PLA) hergestellt (nicht näher gezeigt) und ebenfalls mit Wasser mit einer Temperatur von mindestens 95 °C befüllt. Bei der aus PC48 hergestellten Tasse konnte mit bloßem Auge nach Befüllen mit dem Wasser keine Formveränderung festgestellt werden. Dahingegen hat sich die Tasse hergestellt aus PLA deutlich verformt. Dies zeigt, dass das Material PC-48 im Vergleich zu PLA thermisch robuster ist. Perimeters = 1 small_perimeter_speed = 5 solid_infill_below_area = 0 solidJnfilLeveryJayers = 0 solidJnfilLextruder = 1 solidJnfill_extrusion_width = 0.45 solidJnfilLspeed = 10 thin_walls = 1 to p_f i I Lpatte rn = rectilinear top_infillsettings = 50 topjnfils = 0.4 mm width = 50 topjnfils = 0.4 nlay width = 0.4nlay_nt PC48 CUP filament_settings_id = "PC48240_100_NOFAN" printer_settings_id = Original Prusa i3 MK30.4mm NORETRACT printer_model = MK3 printer_variant = 0.4 FIG. 3 shows a perspective view of the cup 300 produced in this way. As a thermal stress test, the cup was filled with water 302 at a temperature of at least 95 ° C. and visually examined for changes in shape. For comparison, a cup of the same shape was made from polylactides (PLA) (not shown in more detail) and also filled with water at a temperature of at least 95 ° C. In the case of the cup made from PC48, no change in shape could be detected with the naked eye after filling with the water. In contrast, the cup made of PLA has deformed significantly. This shows that the PC-48 material is more thermally robust compared to PLA.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Herstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) 1. Process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III)
Y1-(CH2)C-Y2 Y 1 - (CH 2 ) C -Y 2
(II) (II)
, wobei Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus R-0-C(=0)- Gruppe bzw. -C(=0)-0-R-Gruppe und OH-Gruppe, wobei R ein Wasserstoffatom oder eine C1-C10-Alkylgruppe ist; und der Index c eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist, , where Y 1 and Y 2 are each independently selected from R-0-C (= 0) - group or -C (= 0) -0-R group and OH group, where R is a hydrogen atom or a C1 Is -C10 alkyl group; and the index c is an integer from the range 8 to 200,
Y1-[(CH2)a-X-]m-Y2 Y 1 - [(CH 2 ) aX-] mY 2
(IN) (IN)
, wobei Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus R-0-C(=0)-0- Gruppe bzw. -0-C(=0)-0-R-Gruppe, R-0-C(=0)-Gruppe bzw. -C(=0)-0-R-Gruppe und OH-Gruppe, wobei R ein Wasserstoffatom oder eine C1-C10-Alkylgruppe ist; X bei jeder der m Wiederholungseinheiten unabhängig ausgewählt ist aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -O- C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)-0-Gruppe, wobei X in der letzten Wiederholungseinheit von Formel (III) nicht vorhanden ist; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist, wobei a bei jeder der m Wiederholungseinheiten gleich oder verschieden ist; und der Index m eine ganze Zahl aus dem Bereich von 2 bis 40 ist; wobei das Verfahren umfasst: i) Erzeugen einer alkoholischen und/oder wässrigen Mischung eines Polyethylen artigen Polymers umfassend Methylengruppen und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus 0-C(=0)-Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe; ii) Erhitzen der gemäß i) bereitgestellten Mischung auf eine Temperatur im Bereich von 20 bis 400 °C; iii) Abtrennen der Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomere der allgemeinen Formel (III) aus bzw. von der gemäß ii) erhaltenen alkoholischen und/oder wässrigen Mischung. , where Y 1 and Y 2 are each independently selected from R-0-C (= 0) -0- group and -0-C (= 0) -0-R-group, R-0-C (= 0) group or -C (= 0) -0-R group and OH group, where R is a hydrogen atom or a C1-C10-alkyl group; X for each of the m repeating units is independently selected from C (= 0) -0- group or -O- C (= 0) -group and-0-C (= 0) -0- group, where X is in the last Repeating unit of formula (III) is not present; a is an integer from the range from 8 to 200, where a is the same or different for each of the m repeating units; and the subscript m is an integer from the range 2 to 40; wherein the method comprises: i) producing an alcoholic and / or aqueous mixture of a polyethylene-like polymer comprising methylene groups and at least one functional group selected from 0-C (= 0) group and 0-C (= 0) -0 group; ii) heating the mixture provided according to i) to a temperature in the range from 20 to 400 ° C .; iii) Separating the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) from or from the alcoholic and / or aqueous mixture obtained according to ii).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , weiterhin umfassend: iv) optionale Aufreinigung der gemäß iii) erhaltenen Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomere der allgemeinen Formel (III); v) Repolymerisation der gemäß iii) oder iv) erhaltenen Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomere der allgemeinen Formel (III) zu einem Polymer. 2. The method according to claim 1, further comprising: iv) optional purification of the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) obtained in accordance with iii); v) Repolymerization of the monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) obtained according to iii) or iv) to give a polymer.
3. Verfahren zur Herstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Polyethylen-artige Polymer umfassend Methylengruppen und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus 0-C(=0)-Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (I) aufweist 3. A process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) according to one of claims 1 or 2, wherein the polyethylene-like polymer comprising methylene groups and at least one functional group selected from 0-C ( = 0) group and 0-C (= 0) -0 group has a repeating unit of the general formula (I)
[-X-(CH2)a-] [-X- (CH 2 ) a -]
(I) (I)
, wobei , whereby
X ausgewählt ist aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)-0- Gruppe; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist. X is selected from C (= 0) -0- group or -0-C (= 0) -group and-0-C (= 0) -0- group; a is an integer from 8 to 200.
4. Verfahren zur Herstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe der monofunktionellen oder polyfunktionellen C1- C10-Alkohole und deren Mischungen, wobei die alkoholische Mischung des Polyethylen artigen Polymers gemäß i) einen Wassergehalt im Bereich von 0 bis 5 Gewichts-% bezogen auf das Gesamtgewicht der alkoholischen Mischung aufweist; oder wobei für die Erzeugung der Mischung gemäß (i) Wasser verwendet wird. 4. A process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) according to any one of claims 1 to 3, wherein the alcohol is selected from the group of monofunctional or polyfunctional C1-C10 alcohols and their Mixtures, the alcoholic mixture of the polyethylene-like polymer according to i) having a water content in the range from 0 to 5% by weight based on the total weight of the alcoholic mixture; or where water is used to produce the mixture according to (i).
5. Verfahren zur Herstellung von Monomeren der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomeren der allgemeinen Formel (III) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die in ii) erhaltene alkoholische und/oder wässrige Lösung Mischung umfassend Monomere der allgemeinen Formel (II) und/oder Oligomere der allgemeinen Formel (III) weiterhin Monomere der allgemeinen Formel (IV) umfasst 5. A process for the preparation of monomers of the general formula (II) and / or oligomers of the general formula (III) according to any one of claims 1 to 4, wherein the alcoholic and / or aqueous solution obtained in ii) comprises a mixture comprising monomers of the general formula ( II) and / or oligomers of the general formula (III) furthermore comprises monomers of the general formula (IV)
R1-0-C(=0)-0-R2 R 1 -0-C (= 0) -0-R 2
(iv) wobei (iv) where
R1, R2 jeweils C1-C10-Alkylgruppen sind. R 1 , R 2 are each C1-C10 alkyl groups.
6. Zusammensetzung umfassend ein Monomer der allgemeinen Formel (II) und/oder ein Oligomer der allgemeinen Formel (III) 6. Composition comprising a monomer of the general formula (II) and / or an oligomer of the general formula (III)
Y1-(CH2)C-Y2 Y 1 - (CH 2 ) CY 2
(II) wobei Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus R-0-C(=0)-Gruppe bzw. -C(=0)-0-R-Gruppe und OH-Gruppe, wobei R ein Wasserstoffatom oder eine C1- C10-Alkylgruppe ist; und der Index c eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist, Y1-[(CH2)a-X-]m-Y2 (II) where Y 1 and Y 2 are each independently selected from R-0-C (= 0) group or -C (= 0) -0-R group and OH group, where R is a hydrogen atom or is a C1-C10 alkyl group; and the index c is an integer from the range 8 to 200, Y 1 - [(CH 2 ) aX-] mY 2
(III) wobei (III) where
Y1 und Y2 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus R-0-C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-0-R-Gruppe, R-0-C(=0)-Gruppe bzw. -C(=0)-0-R-Gruppe und OH-Gruppe, wobei R ein Wasserstoffatom oder eine C1-C10-Alkylgruppe ist; X bei jeder der m Wiederholungseinheiten unabhängig ausgewählt ist aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)- Gruppe und-0-C(=0)-0-Gruppe; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist, wobei a bei jeder der m Wiederholungseinheiten gleich oder verschieden ist; und der Index m eine ganze Zahl aus dem Bereich von 2 bis 40 ist; erhalten oder erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5. Y 1 and Y 2 are each independently selected from R-0-C (= 0) -0-group or -0-C (= 0) -0-R-group, R-0-C (= 0) -Group or -C (= 0) -0-R group and OH group, where R is a hydrogen atom or a C1-C10-alkyl group; X for each of the m repeating units is independently selected from C (= 0) -0-group or -0-C (= 0) -group and-0-C (= 0) -0-group; a is an integer from the range from 8 to 200, where a is the same or different for each of the m repeating units; and the subscript m is an integer from the range 2 to 40; obtained or obtainable by a process according to any one of claims 1 to 5.
7. Verwendung der Zusammensetzung gemäß Anspruch 6 zur Herstellung von Polymeren, insbesondere Polyethylen-artigen Polymeren umfassend Methylengruppen und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus 0-C(=0)-Gruppe und 0-C(=0)-0- Gruppe, wobei bevorzugt 90 bis 99,5 Mol-%, weiter bevorzugt 92 bis 98 Mol-%, des Polyethylen-artigen Polymers aus Methyleneinheiten (CH2) bestehen. 7. Use of the composition according to claim 6 for the production of polymers, in particular polyethylene-like polymers comprising methylene groups and at least one functional group selected from 0-C (= 0) group and 0-C (= 0) -0- group, wherein preferably 90 to 99.5 mol%, more preferably 92 to 98 mol%, of the polyethylene-like polymer consist of methylene units (CH2).
8. Verfahren zum Herstellen eines Fertigteils, umfassend Bereitstellen eines Materials, das ein Polyethylen-artiges Polymer aufweist, wobei das Polyethylen-artige Polymer Methylengruppen (CH2) und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus O- C(=0)-Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe umfasst, und Urformen des Materials. 8. A method for producing a finished part, comprising providing a material which has a polyethylene-like polymer, the polyethylene-like polymer having methylene groups (CH2) and at least one functional group selected from O- C (= 0) group and 0- C (= 0) -0 group includes, and archetypes of the material.
9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Urformen des Materials thermisches Urformen umfasst, wobei das Urformen bevorzugt mindestens ein Verfahren ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Spritzgießen, Extrudieren, Kalandrieren, Rotationsformen, Spritzblasformen. 9. The method according to the preceding claim, wherein the primary shaping of the material comprises thermal primary shaping, wherein the primary shaping is preferably at least one method selected from the group consisting of: injection molding, extrusion, calendering, rotational molding, injection blow molding.
10. Verfahren zum Herstellen eines Fertigteils aus einem Material, wobei das Material ein Polyethylen-artiges Polymer aufweist, wobei das Polyethylen-artige Polymer Methylengruppen (CH2) und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus O- C(=0)-Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe umfasst und eine Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (I) aufweist 10. A method for producing a finished part from a material, the material comprising a polyethylene-like polymer, the polyethylene-like polymer having methylene groups (CH2) and at least one functional group selected from O- C (= 0) group and 0- C (= 0) -0 group and has a repeating unit of the general formula (I)
[-X-(CH2)a-j [-X- (CH 2 ) aj
(I) (I)
, wobei , whereby
X ausgewählt ist aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)-0- Gruppe; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist, wobei das Fertigteil mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt wird. X is selected from C (= 0) -0- group or -0-C (= 0) -group and-0-C (= 0) -0- group; a is an integer from 8 to 200, wherein the finished part is manufactured by means of an additive manufacturing process.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Material als Filament bereitgestellt wird und/oder wobei das additive Fertigungsverfahren 3-D-Drucken ist. 11. The method according to the preceding claim, wherein the material is provided as a filament and / or wherein the additive manufacturing process is 3-D printing.
12. Polyethylen-artiges Polymer umfassend Methylengruppen (CH2) und mindestens eine funktionelle Gruppe ausgewählt aus 0-C(=0)-Gruppe und 0-C(=0)-0-Gruppe, wobei das Polyethylen-artige Polymer ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 20.000 bis 10.000.000 g/mol aufweist. 12. Polyethylene-like polymer comprising methylene groups (CH2) and at least one functional group selected from 0-C (= 0) group and 0-C (= 0) -0 group, the polyethylene-like polymer having a number average molecular weight ( M n ) in the range from 20,000 to 10,000,000 g / mol.
13. Polyethylen-artiges Polymer gemäß Anspruch 12, wobei 90 bis 99,5 Mol-% des Polyethylen-artigen Polymers aus Methyleneinheiten (CFI2) bestehen. 13. The polyethylene-like polymer according to claim 12, wherein 90 to 99.5 mol% of the polyethylene-like polymer consists of methylene units (CFI2).
14. Polyethylen-artiges Polymer gemäß Anspruch 12 oder 13, aufweisend eine14. Polyethylene-like polymer according to claim 12 or 13, comprising a
Wiederholungseinheit der allgemeinen Formel (I) Repeating unit of the general formula (I)
[-X-(CH2)a-] [-X- (CH 2 ) a -]
(I) wobei (I) where
X ausgewählt ist aus C(=0)-0-Gruppe bzw. -0-C(=0)-Gruppe und-0-C(=0)-0- Gruppe; a eine ganze Zahl aus dem Bereich von 8 bis 200 ist. X is selected from C (= 0) -0- group or -0-C (= 0) -group and-0-C (= 0) -0- group; a is an integer from 8 to 200.
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